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
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19


Helmholtz Differential Equation--Circular Cylindrical Coordinates  
  
1633   03:05 مساءً   date: 13-7-2018
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 : ...

Helmholtz Differential Equation--Circular Cylindrical Coordinates

 

In cylindrical coordinates, the scale factors are h_r=1h_theta=rh_z=1, so the Laplacian is given by

 

(1)

Attempt separation of variables in the Helmholtz differential equation

 del ^2F+k^2F=0

(2)

by writing

 F(r,theta,z)=R(r)Theta(theta)Z(z),

(3)

then combining (1) and (2) gives

(4)

Now multiply by r^2/(RThetaZ),

(5)

so the equation has been separated. Since the solution must be periodic in theta from the definition of the circular cylindrical coordinate system, the solution to the second part of (5) must have a negative separation constant

(6)

which has a solution

(7)

Plugging (7) back into (5) gives

(8)

and dividing through by r^2 results in

(9)

The solution to the second part of (9) must not be sinusoidal at +/-infty for a physical solution, so the differential equation has a positive separation constant

(10)

and the solution is

(11)

Plugging (11) back into (9) and multiplying through by R yields

(12)

But this is just a modified form of the Bessel differential equation, which has a solution

(13)

where J_n(x) and Y_n(x) are Bessel functions of the first and second kinds, respectively. The general solution is therefore

(14)

In the notation of Morse and Feshbach (1953), the separation functions are f_1(r)=rf_2(theta)=1f_3(z)=1, so the Stäckel determinant is 1.

The Helmholtz differential equation is also separable in the more general case of k^2 of the form

(15)a

 


 

REFERENCES:

Moon, P. and Spencer, D. E. Field Theory Handbook, Including Coordinate Systems, Differential Equations, and Their Solutions, 2nd ed.New York: Springer-Verlag, pp. 15-17, 1988.

Morse, P. M. and Feshbach, H. Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill, pp. 514 and 656-657, 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.