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
هل يجوز للمكلف ان يستنيب غيره للجهاد
2024-11-30
جواز استيجار المشركين للجهاد
2024-11-30
معاونة المجاهدين
2024-11-30
السلطة التي كان في يدها إصدار الحكم، ونوع العقاب الذي كان يوقع
2024-11-30
طريقة المحاكمة
2024-11-30
كيف كان تأليف المحكمة وطبيعتها؟
2024-11-30

أهمّيّة القرائن التفسيرية
2024-09-08
كراهة الاقعاء بين السجدتين
1-12-2015
علاقة مصر القديمة مع البلاد المتاخمة.
2023-07-17
Baha, ad-Din al-Amili
26-10-2015
القناعة.
2023-04-17
احترام الناس
11-9-2016

Helmholtz Differential Equation--Parabolic Coordinates  
  
1182   02:54 مساءً   date: 18-7-2018
Author : Moon, P. and Spencer, D. E
Book or Source : Field Theory Handbook, Including Coordinate Systems, Differential Equations, and Their Solutions, 2nd ed. New York: Springer-Verlag
Page and Part : ...


Read More
Date: 25-7-2018 2069
Date: 13-7-2018 1203
Date: 13-7-2018 1099

Helmholtz Differential Equation--Parabolic Coordinates

The scale factors are h_u=h_v=sqrt(u^2+v^2)h_theta=uv and the separation functions are f_1(u)=uf_2(v)=vf_3(theta)=1, given a Stäckel determinant of S=u^2+v^2. The Laplacian is

 1/(u^2+v^2)(1/u(partialF)/(partialu)+(partial^2F)/(partialu^2)+1/v(partialF)/(partialv)+(partial^2F)/(partialv^2))+1/(u^2v^2)(partial^2F)/(partialtheta^2)+k^2F=0.
(1)

Attempt separation of variables by writing

 F(u,v,theta)=U(u)V(v)Theta(theta),
(2)

then the Helmholtz differential equation becomes

 1/(u^2+v^2)[VTheta(1/u(dU)/(du)+(d^2U)/(du^2))+UTheta(1/v(dV)/(dv)+(d^2V)/(dv^2))] 
 +(UV)/(u^2v^2)(d^2Theta)/(dtheta^2)+k^2UVTheta=0.
(3)

Now multiply through by u^2v^2/(UVTheta),

 (u^2v^2)/(u^2+v^2)[1/U(1/u(dU)/(du)+(d^2U)/(du^2))+1/V(1/v(dV)/(dv)+(d^2V)/(dv^2))] 
 +1/Theta(d^2Theta)/(dtheta^2)+k^2u^2v^2=0.
(4)

Separating the Theta part gives

 1/Theta(d^2Theta)/(dtheta^2)=-m^2,
(5)

which has solution

 Theta(theta)=A_mcos(mtheta)+B_msin(mtheta).
(6)

Plugging (5) back into (4) and multiplying by (u^2+v^2)/(u^2v^2) gives

 [1/U(1/u(dU)/(du)+(d^2U)/(du^2))+1/V(1/v(dV)/(dv)+(d^2V)/(dv^2))] 
 -m^2(u^2+v^2)/(u^2v^2)+k^2(u^2+v^2).
(7)

Rewriting,

 [1/U(1/u(dU)/(du)+(d^2U)/(du^2))+1/V(1/v(dV)/(dv)+(d^2V)/(dv^2))] 
 -m^2(1/(v^2)+1/(u^2))+k^2(u^2+v^2).
(8)

This can be rearranged into two terms, each containing only u or v,

 [1/U(1/u(dU)/(du)+(d^2U)/(du^2))+k^2u^2-(m^2)/(u^2)] 
 +[1/V(1/v(dV)/(dv)+(d^2V)/(dv^2))+k^2v^2-(m^2)/(v^2)]
(9)

and so can be separated by letting the first part equal c and the second equal -c, giving

 (d^2U)/(du^2)+1/u(dU)/(du)+(k^2u^2-(m^2)/(u^2)-c)U=0
(10)

 (d^2V)/(dv^2)+1/v(dV)/(dv)+(k^2v^2-(m^2)/(v^2)+c)V=0.

 


REFERENCES:

Arfken, G. "Parabolic Coordinates (xi,eta,phi)." §2.12 in Mathematical Methods for Physicists, 2nd ed. Orlando, FL: Academic Press, pp. 109-111, 1970.

Moon, P. and Spencer, D. E. Field Theory Handbook, Including Coordinate Systems, Differential Equations, and Their Solutions, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, p. 36, 1988.

Morse, P. M. and Feshbach, H. Methods of Theoretical Physics, Part I. New York McGraw-Hill, pp. 514-515 and 660, 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.