المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تربية الماشية في جمهورية مصر العربية
2024-11-06
The structure of the tone-unit
2024-11-06
IIntonation The tone-unit
2024-11-06
Tones on other words
2024-11-06
Level _yes_ no
2024-11-06
تنفيذ وتقييم خطة إعادة الهيكلة (إعداد خطة إعادة الهيكلة1)
2024-11-05

عدم قابلية حصص الشركاء للانتقال بحرية الى الغير في الشركة التضامنية
11-10-2017
المثلي والقيمي
27-9-2016
Circles, Measurement of
5-1-2016
الرمز المقروء
2023-04-01
التنبيغ المجهض Abortive Transduction
29-3-2017
Hotelling T^2 Distribution
7-4-2021

Helmholtz Differential Equation  
  
993   02:57 مساءً   date: 13-7-2018
Author : Eisenhart, L. P
Book or Source : "Separable Systems in Euclidean 3-Space." Physical Review 45
Page and Part : ...


Read More
Date: 23-7-2018 853
Date: 25-7-2018 1687
Date: 23-7-2018 1058

Helmholtz Differential Equation

An elliptic partial differential equation given by

 del ^2psi+k^2psi=0,

(1)

where psi is a scalar function and del ^2 is the scalar Laplacian, or

 del ^2F+k^2F=0,

(2)

where F is a vector function and del ^2 is the vector Laplacian (Moon and Spencer 1988, pp. 136-143).

When k=0, the Helmholtz differential equation reduces to Laplace's equation. When k^2<0 (i.e., for imaginary k), the equation becomes the space part of the diffusion equation.

The Helmholtz differential equation can be solved by separation of variables in only 11 coordinate systems, 10 of which (with the exception of confocal paraboloidal coordinates) are particular cases of the confocal ellipsoidal system: Cartesian, confocal ellipsoidal, confocal paraboloidal, conical, cylindrical, elliptic cylindrical, oblate spheroidal, paraboloidal, parabolic cylindrical, prolate spheroidal, and spherical coordinates (Eisenhart 1934ab). Laplace's equation (the Helmholtz differential equation with k=0) is separable in the two additional bispherical coordinates and toroidal coordinates.

If Helmholtz's equation is separable in a three-dimensional coordinate system, then Morse and Feshbach (1953, pp. 509-510) show that

 (h_1h_2h_3)/(h_n^2)=f_n(u_n)g_n(u_i,u_j),

(3)

where i!=j!=n. The Laplacian is therefore of the form

 del ^2=1/(h_1h_2h_3){g_1(u_2,u_3)partial/(partialu_1)[f_1(u_1)partial/(partialu_1)]+g_2(u_1,u_3)partial/(partialu_2)[f_2(u_2)partial/(partialu_2)]+g_3(u_1,u_2)partial/(partialu_3)[f_3(u_3)partial/(partialu_3)]},

(4)

which simplifies to

 del ^2=1/(h_1^2f_1)partial/(partialu_1)[f_1(u_1)partial/(partialu_1)]+1/(h_2^2f_2)partial/(partialu_2)[f_2(u_2)partial/(partialu_2)]+1/(h_3^2f_3)partial/(partialu_3)[f_3(u_3)partial/(partialu_3)].

(5)

Such a coordinate system obeys the Robertson condition, which means that the Stäckel determinant is of the form

 S=(h_1h_2h_3)/(f_1(u_1)f_2(u_2)f_3(u_3)).

(6)

 


REFERENCES:

Eisenhart, L. P. "Separable Systems in Euclidean 3-Space." Physical Review 45, 427-428, 1934a.

Eisenhart, L. P. "Separable Systems of Stäckel." Ann. Math. 35, 284-305, 1934b.

Eisenhart, L. P. "Potentials for Which Schroedinger Equations Are Separable." Phys. Rev. 74, 87-89, 1948.

Kriezis, E. E.; Tsiboukis, T. D.; Panas, S. M.; and Tegopoulos, J. A. "Eddy Currents:theory and Applications,." Proc. IEEE 80, 1559-1589, 1992.

Moon, P. and Spencer, D. E. "Eleven Coordinate Systems" and "The Vector Helmholtz Equation." §1 and 5 in Field Theory Handbook, Including Coordinate Systems, Differential Equations, and Their Solutions, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, pp. 1-48 and 136-143, 1988.

Morse, P. M. and Feshbach, H. Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill, pp. 125-126, 271, and 509-510, 1953.

Zwillinger, D. (Ed.). CRC Standard Mathematical Tables and Formulae. Boca Raton, FL: CRC Press, p. 417, 1995.

Zwillinger, D. Handbook of Differential Equations, 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, p. 129, 1997.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.