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 المرجع الالكتروني للمعلوماتية
التربة المناسبة لزراعة الفجل
2024-11-24
مقبرة (انحور خعوي) مقدم رب الأرضين في مكان الصدق في جبانة في دير المدينة
2024-11-24
اقسام الأسارى
2024-11-24
الوزير نفررنبت في عهد رعمسيس الرابع
2024-11-24
أصناف الكفار وكيفية قتالهم
2024-11-24
الكاهن الأعظم «لآمون» (رعمسيس نخت) وأسرته
2024-11-24


Helmholtz Differential Equation--Cartesian Coordinates  
  
1557   03:00 مساءً   date: 13-7-2018
Author : Morse, P. M. and Feshbach, H
Book or Source : Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill
Page and Part : ...


Read More
Date: 25-7-2018 1314
Date: 25-7-2018 1604
Date: 21-7-2018 1032

Helmholtz Differential Equation--Cartesian Coordinates

In two-dimensional Cartesian coordinates, attempt separation of variables by writing

 F(x,y)=X(x)Y(y),

(1)

then the Helmholtz differential equation becomes

 (d^2X)/(dx^2)Y+(d^2Y)/(dy^2)X+k^2XY=0.

(2)

Dividing both sides by XY gives

 1/X(d^2X)/(dx^2)+1/Y(d^2Y)/(dy^2)+k^2=0.

(3)

This leads to the two coupled ordinary differential equations with a separation constant m^2,

1/X(d^2X)/(dx^2) = m^2

(4)

1/Y(d^2Y)/(dy^2) = -(m^2+k^2),

(5)

where X and Y could be interchanged depending on the boundary conditions. These have solutions

X = A_me^(mx)+B_me^(-mx)

(6)

Y = C_me^(isqrt(m^2+k^2)y)+D_me^(-isqrt(m^2+k^2)y)

(7)

= E_msin(sqrt(m^2+k^2)y)+F_mcos(sqrt(m^2+k^2)y).

(8)

The general solution is then

 F(x,y)=sum_(m=1)^infty(A_me^(mx)+B_me^(-mx)) 
 ×[E_msin(sqrt(m^2+k^2)y)+F_mcos(sqrt(m^2+k^2)y)].

(9)

In three-dimensional Cartesian coordinates, attempt separation of variables by writing

 F(x,y,z)=X(x)Y(y)Z(z),

(10)

then the Helmholtz differential equation becomes

 (d^2X)/(dx^2)YZ+(d^2Y)/(dy^2)XZ+(d^2Z)/(dz^2)XY+k^2XYZ=0.

(11)

Dividing both sides by XYZ gives

 1/X(d^2X)/(dx^2)+1/Y(d^2Y)/(dy^2)+1/Z(d^2Z)/(dz^2)+k^2=0.

(12)

This leads to the three coupled differential equations

1/X(d^2X)/(dx^2) = l^2

(13)

1/Y(d^2Y)/(dy^2) = m^2

(14)

1/Z(d^2Z)/(dz^2) = -(k^2+l^2+m^2),

(15)

where XY, and Z could be permuted depending on boundary conditions. The general solution is therefore

 F(x,y,z)=sum_(l=1)^inftysum_(m=1)^infty(A_le^(lx)+B_le^(-lx))(C_me^(my)+D_me^(-my)) 
 ×(E_(lm)e^(-isqrt(k^2+l^2+m^2)z)+F_(lm)e^(isqrt(k^2+l^2+m^2)z)).

(16)

 


REFERENCES:

Morse, P. M. and Feshbach, H. Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill, pp. 501-502, 513-514 and 656, 1953.




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.