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
أنـواع اتـجاهـات المـستهـلك
2024-11-28
المحرر العلمي
2024-11-28
المحرر في الصحافة المتخصصة
2024-11-28
مـراحل تكويـن اتجاهات المـستهـلك
2024-11-28
عوامـل تكويـن اتـجاهات المـستهـلك
2024-11-28
وسـائـل قـيـاس اتـجاهـات المستهلـك
2024-11-28

مدخل إلى التفسير - السيد محمد باقر الصدر
25-04-2015
التصنيع
25-8-2016
اول ما نزل من القرآن المجيد
3-12-2014
حروب الدولة البابلية الحديثة(626-539 ق.م)
31-10-2016
ثعلب
2-03-2015
الدقة المضاعفة
7-6-2018

Partial Differential Equation  
  
3180   03:03 مساءً   date: 23-7-2018
Author : Arfken, G
Book or Source : "Partial Differential Equations of Theoretical Physics." §8.1 in Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press
Page and Part : ...

Partial Differential Equation

 

A partial differential equation (PDE) is an equation involving functions and their partial derivatives; for example, the wave equation

 (partial^2psi)/(partialx^2)+(partial^2psi)/(partialy^2)+(partial^2psi)/(partialz^2)=1/(v^2)(partial^2psi)/(partialt^2).

(1)

Some partial differential equations can be solved exactly in the Wolfram Language using DSolve[eqny{x1x2}], and numerically using NDSolve[eqnsy{xxminxmax}{ttmintmax}].

In general, partial differential equations are much more difficult to solve analytically than are ordinary differential equations. They may sometimes be solved using a Bäcklund transformation, characteristics, Green's function, integral transform, Lax pair, separation of variables, or--when all else fails (which it frequently does)--numerical methods such as finite differences.

Fortunately, partial differential equations of second-order are often amenable to analytical solution. Such PDEs are of the form

 Au_(xx)+2Bu_(xy)+Cu_(yy)+Du_x+Eu_y+F=0.

(2)

Linear second-order PDEs are then classified according to the properties of the matrix

 Z=[A B; B C]

(3)

as elliptic, hyperbolic, or parabolic.

If Z is a positive definite matrix, i.e., det(Z)>0, the PDE is said to be elliptic. Laplace's equation and Poisson's equation are examples. Boundary conditions are used to give the constraint u(x,y)=g(x,y) on partialOmega, where

 u_(xx)+u_(yy)=f(u_x,u_y,u,x,y)

(4)

holds in Omega.

If det(Z)<0, the PDE is said to be hyperbolic. The wave equation is an example of a hyperbolic partial differential equation. Initial-boundary conditions are used to give

 u(x,y,t)=g(x,y,t)  for x in partialOmega,t>0

(5)

 u(x,y,0)=v_0(x,y)  in Omega

(6)

 u_t(x,y,0)=v_1(x,y)  in Omega,

(7)

where

 u_(xy)=f(u_x,u_t,x,y)

(8)

holds in Omega.

If det(Z)=0, the PDE is said to be parabolic. The heat conduction equation equation and other diffusion equations are examples. Initial-boundary conditions are used to give

 u(x,t)=g(x,t)  for x in partialOmega,t>0

(9)

 u(x,0)=v(x)  for x in Omega,

(10)

where

 u_(xx)=f(u_x,u_y,u,x,y)

(11)

holds in Omega.

The following are examples of important partial differential equations that commonly arise in problems of mathematical physics.

Benjamin-Bona-Mahony equation

 u_t+u_x+uu_x-u_(xxt)=0.

(12)

Biharmonic equation

 del ^4phi=0.

(13)

Boussinesq equation

 u_(tt)-alpha^2u_(xx)=beta^2u_(xxtt).

(14)

Cauchy-Riemann equations

(partialu)/(partialx) = (partialv)/(partialy)

(15)

(partialv)/(partialx) = -(partialu)/(partialy).

(16)

Chaplygin's equation

 u_(xx)+(y^2)/(1-(y^2)/(c^2))u_(yy)+yu_y=0.

(17)

Euler-Darboux equation

 u_(xy)+(alphau_x-betau_y)/(x-y)=0.

(18)

Heat conduction equation

 (partialT)/(partialt)=kappadel ^2T.

(19)

Helmholtz differential equation

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

(20)

Klein-Gordon equation

 1/(c^2)(partial^2psi)/(partialt^2)=(partial^2psi)/(partialx^2)-mu^2psi.

(21)

Korteweg-de Vries-Burgers equation

 u_t+2uu_x-nuu_(xx)+muu_(xxx)=0.

(22)

Korteweg-de Vries equation

 u_t+u_(xxx)-6uu_x=0.

(23)

Krichever-Novikov equation

 (u_t)/(u_x)=1/4(u_(xxx))/(u_x)-3/8(u_(xx)^2)/(u_x^2)+3/2(p(u))/(u_x^2),

(24)

where

 p(u)=1/4(4u^3-g_2u-g_3).

(25)

Laplace's equation

 del ^2psi=0.

(26)

Lin-Tsien equation

 2u_(tx)+u_xu_(xx)-u_(yy)=0.

(27)

Sine-Gordon equation

 v_(tt)-v_(xx)+sinv=0.

(28)

Spherical harmonic differential equation

 [1/(sintheta)partial/(partialtheta)(sinthetapartial/(partialtheta))+1/(sin^2theta)(partial^2)/(partialphi^2)+l(l+1)]u=0.

(29)

Tricomi equation

 u_(yy)=yu_(xx).

(30)

Wave equation

 del ^2psi=1/(v^2)(partial^2psi)/(partialt^2).

(31)

 


REFERENCES:

Arfken, G. "Partial Differential Equations of Theoretical Physics." §8.1 in Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, pp. 437-440, 1985.

Bateman, H. Partial Differential Equations of Mathematical Physics. New York: Dover, 1944.

Conte, R. "Exact Solutions of Nonlinear Partial Differential Equations by Singularity Analysis." 13 Sep 2000. http://arxiv.org/abs/nlin.SI/0009024.

Kamke, E. Differentialgleichungen Lösungsmethoden und Lösungen, Bd. 2: Partielle Differentialgleichungen ester Ordnung für eine gesuchte Function. New York: Chelsea, 1974.

Folland, G. B. Introduction to Partial Differential Equations, 2nd ed. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1996.

Kevorkian, J. Partial Differential Equations: Analytical Solution Techniques, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, 2000.

Morse, P. M. and Feshbach, H. "Standard Forms for Some of the Partial Differential Equations of Theoretical Physics." Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill, pp. 271-272, 1953.

Polyanin, A.; Zaitsev, V.; and Moussiaux, A. Handbook of First-Order Partial Differential Equations. New York: Gordon and Breach, 2001.

Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; and Vetterling, W. T. "Partial Differential Equations." Ch. 19 in Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 818-880, 1992.

Sobolev, S. L. Partial Differential Equations of Mathematical Physics. New York: Dover, 1989.

Sommerfeld, A. Partial Differential Equations in Physics. New York: Academic Press, 1964.

Taylor, M. E. Partial Differential Equations, Vol. 1: Basic Theory. New York: Springer-Verlag, 1996.

Taylor, M. E. Partial Differential Equations, Vol. 2: Qualitative Studies of Linear Equations. New York: Springer-Verlag, 1996.

Taylor, M. E. Partial Differential Equations, Vol. 3: Nonlinear Equations. New York: Springer-Verlag, 1996.

Trott, M. "The Mathematica Guidebooks Additional Material: Various Time-Dependent PDEs." http://www.mathematicaguidebooks.org/additions.shtml#N_1_06.

Webster, A. G. Partial Differential Equations of Mathematical Physics, 2nd corr. ed. New York: Dover, 1955.

Weisstein, E. W. "Books about Partial Differential Equations." http://www.ericweisstein.com/encyclopedias/books/PartialDifferentialEquations.html.

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