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

مقصورة الإخراج التليفزيوني
26/9/2022
تخليل الملفوف (صناعة مخلل الملفوف)
2024-05-09
سعيد بن جناح الأزدي
13-10-2017
تصفية العربة Vat Leaching
7-9-2020
افات الزيتون (الحشرات التي تصيب الزيتون)
20-6-2016
في ما يعمل لزيادة لبن المرأة
22-04-2015

Spherical Bessel Differential Equation  
  
1148   03:00 مساءً   date: 5-7-2018
Author : Abramowitz, M. and Stegun, I. A
Book or Source : Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover
Page and Part : ...


Read More
Date: 30-5-2018 1452
Date: 12-6-2018 689
Date: 26-12-2018 666

Spherical Bessel Differential Equation

Take the Helmholtz differential equation

 del ^2F+k^2F=0

(1)

in spherical coordinates. This is just Laplace's equation in spherical coordinates with an additional term,

 (d^2R)/(dr^2)PhiTheta+2/r(dR)/(dr)PhiTheta+1/(r^2sin^2phi)(d^2Theta)/(dtheta^2)PhiR+(cosphi)/(r^2sinphi)(dPhi)/(dphi)ThetaR+1/(r^2)(d^2Phi)/(dphi^2)ThetaR+k^2RPhiTheta=0.

(2)

Multiply through by r^2/RPhiTheta,

 (r^2)/R(d^2R)/(dr^2)+(2r)/R(dR)/(dr)+k^2r^2+1/(Thetasin^2phi)(d^2Theta)/(dtheta^2)+(cosphi)/(Phisinphi)(dPhi)/(dphi)+1/Phi(d^2Phi)/(dphi^2)=0.

(3)

This equation is separable in R. Call the separation constant n(n+1),

 (r^2)/R(d^2R)/(dr^2)+(2r)/R(dR)/(dr)+k^2r^2=n(n+1).

(4)

Now multiply through by R,

 r^2(d^2R)/(dr^2)+2r(dR)/(dr)+[k^2r^2-n(n+1)]R=0.

(5)

This is the spherical Bessel differential equation. It can be transformed by letting x=kr, then

 r(dR(r))/(dr)=kr(dR(r))/(kdr)=kr(dR(r))/(d(kr))=x(dR(r))/(dx).

(6)

Similarly,

 r^2(d^2R(r))/(dr^2)=x^2(d^2R(r))/(dx^2),

(7)

so the equation becomes

 x^2(d^2R)/(dx^2)+2x(dR)/(dx)+[x^2-n(n+1)]R=0.

(8)

Now look for a solution of the form R(r)=Z(x)x^(-1/2), denoting a derivative with respect to x by a prime,


But the solutions to this equation are Bessel functions of half integral order, so the normalized solutions to the original equation are

 R(r)=A(J_(n+1/2)(kr))/(sqrt(kr))+B(Y_(n+1/2)(kr))/(sqrt(kr))

(17)

which are known as spherical Bessel functions. The two types of solutions are denoted j_n(x) (spherical Bessel function of the first kind) or n_n(x) (spherical Bessel function of the second kind), and the general solution is written

where

j_n(z) = sqrt(pi/2)(J_(n+1/2)(z))/(sqrt(z))

(19)

n_n(z) = sqrt(pi/2)(Y_(n+1/2)(z))/(sqrt(z)).

(20)

 


REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, p. 437, 1972.

Zwillinger, D. Handbook of Differential Equations, 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, p. 121, 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.