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数学物理方程(研教版)

via XuetangX

Overview

偏微分方程在多个领域有着极其广泛的应用,尤其在气象数值预报、模式修正、数据同化占据非常重要的地位。信息与计算领域中的图像恢复与处理中的一类重要方法就是基于偏微分方程的数学方法。“数学物理方程”是以物理学及其他各门自然科学中所产生的偏微分方程(及积分方程、微分积分方程等)为研究对象的一门数学基础课程.  

本课程是大气科学、信息等专业类人才培养的重要基础课程,是学生学习后继微分方程数值解、动力气象学、数值天气预报等涉及专业发展课程的先修课程。课程适应国家对数理基础扎实的高素质人才培养需求,结合南京信息工程大学气象、信息等专业特色,跟踪相关领域的发展,力使学生掌握偏微分方程定解问题的基本方法,提高自主学习、知识应用和前沿探索的能力,以推动并深化数学与特色专业的交叉融合。

本课程修读面广、修读人数多。自1960年开课以来,一直是我校重点建设的课程。历任院、系领导先后主讲本课程,并负责本课程的持续建设。同时,特别注重教材建设与修订,推进数学与行业的交叉融合:早在1995年就主编出版本课程教材,2008年、2017年新编的教材先后入选科学出版社十一五、十三五规划教材、中国气象局共建教材、江苏省重点教材等。

课程内容将从经典的物理背景入手,以解决问题为目标,以较为自然的方式引出求解的方法,采用线上线下混合式模式实现教学目标。此外,本课程还将进行具体案例问题的探讨,适时传递行业动态与历史使命,用严谨的教风、强烈的责任心感染学生。教导学生做人立志,树立正确的人生观与价值观。该做法更有助于思想方法与专业需求的贯通。

Syllabus

  • 第1章 绪论
    • 1.1 引入与基本概念
    • 1.2 典型方程的导出
    • 1.3 定解条件与定解问题
    • 1.4 定解问题的适定性
    • 1.5 线性叠加原理
  • 第2章 二阶线性偏微分方程的分类与标准型
    • 2.1 两个自变量的方程的分类与化简
    • 2.2 多个自变量的方程的分类与化简
  • 第3章 波动方程的初值问题与行波法
    • 3.1 一维波动方程初值问题
    • 3.2 三维波动方程初值问题
    • 3.3 二维波动方程初值问题
    • 3.4 依赖区域、决定区域、影响区域和特征锥
  • 第4章 分离变量法
    • 4.1 正交函数系和广义傅里叶级数
    • 4.2 施图姆—刘维尔特征值问题
    • 4.3 齐次方程和齐次边界条件的定解问题
    • 4.4 非齐次方程和齐次边界条件的定解问题
    • 4.5 非齐次边界条件的处理
  • 第5章 傅里叶变换
    • 5.1 傅里叶变换的定义
    • 5.2 傅里叶变换的性质
    • 5.3 傅里叶变换的应用
  • 第6章 拉普拉斯变换
    • 6.1 拉普拉斯变换的定义与性质
    • 6.2 拉普拉斯变换的应用
  • 第7章 格林函数方法
    • 7.1 格林公式及其应用
    • 7.2 格林函数及其性质
    • 7.3 拉普拉斯方程Dirichlet问题的解
    • 7.4 拉普拉斯方程的基本解
    • 7.5 发展方程的基本解和格林函数法
  • 第8章 极值原理与能量方法
    • 8.1 极值原理及其应用
    • 8.2 能量方法及其应用
  • 第9章 特殊函数及其应用
    • 9.1 特殊函数的常微分方程
    • 9.2 贝塞尔函数
    • 9.3 勒让德函数
  • 第10章 数值解法与可视化
    • 10.1 解析解的MATLAB可视化
    • 10.2 有限差分方法简介
    • 10.3 有限元法-PDE工具箱简介
  • 期末考试

    Taught by

    Nanjing University of Information Science & Technology

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