数学代写|偏微分方程代写partial difference equations代考|The Occurrence of the Wave Equation in Physics

如果你也在 怎样代写偏微分方程Partial Differential Equations 这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。偏微分方程Partial Differential Equations在数学中,偏微分方程(PDE)是一个方程,它规定了一个多变量函数的各种偏导数之间的关系。常微分方程构成了偏微分方程的一个子类,对应于单变量函数。截至2020年,随机偏微分方程和非局部方程是 “PDE “概念的特别广泛研究的延伸。更为经典的课题包括椭圆和抛物线偏微分方程、流体力学、玻尔兹曼方程和色散偏微分方程,目前仍有很多积极的研究。

偏微分方程Partial Differential Equations在以数学为导向的科学领域,如物理学和工程学中无处不在。例如,它们是现代科学对声音、热量、扩散、静电、电动力学、热力学、流体动力学、弹性、广义相对论和量子力学(薛定谔方程、保利方程等)的基础性认识。它们也产生于许多纯粹的数学考虑,如微分几何和变分计算;在其他值得注意的应用中,它们是几何拓扑学中证明庞加莱猜想的基本工具。部分由于这种来源的多样性,存在着广泛的不同类型的偏微分方程,并且已经开发了处理许多出现的个别方程的方法。因此,人们通常认为,偏微分方程没有 “一般理论”,专业知识在一定程度上被划分为几个基本不同的子领域。

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We shall begin this chapter by listing several kinds of situations in physics which can be discussed by means of the theory of the wave equation.
(a) Transverse Vibrations of a String. If a string of uniform linear density $\rho$ is stretched to a uniform tension $T$, and if, in the equilibrium position, the string coincides with the $x$ axis, then when the string is disturbed slightly from its equilibrium position, the transverse displacement $y(x, t)$ satisfies the one-dimensional wave equation
$$
\frac{\partial^2 y}{\partial x^2}=\frac{1}{c^2} \frac{\partial^2 y}{\partial t^2}
$$
where $c^2=T / \rho$. At any point $x=a$ of the string which is fixed $y(a, t)=0$ for all values of $t$.
(b) Longitudinal Vibrations in a Bar. If a uniform bar of elastic material of uniform cross section whose axis coincides with $O x$ is stressed in such a way that each point of a typical cross section of the bar takes the same displacement $\xi(x, t)$, then
$$
\frac{\partial^2 \xi}{\partial x^2}=\frac{1}{c^2} \frac{\partial^2 \xi}{\partial t^2}
$$
where $c^2=E / \rho, E$ being the Young’s modulus and $\rho$ the density of the material of the bar. The stress at any point in the bar is
$$
\sigma=E \frac{\partial \xi}{\partial x}
$$
For instance, suppose that the velocity of the end $x=0$ of the bar $0 \leqslant x \leqslant a$ is prescribed to be $v(t)$, say, and that the other end $x=a$ is free from stress. Suppose further that at that time $t=0$ the bar is at rest. Then the longitudinal displacement of sections of the bar are determined by the partial differential equation (2) and the boundary and initial conditions
(i) $\frac{\partial \xi}{\partial t}=v(t) \quad$ for $x=0$
(ii) $\frac{\partial \xi}{\partial x}=0 \quad$ for $x=a$
(iii) $\xi=\frac{\partial \xi}{\partial t}=0 \quad$ at $t=0$ for $0 \leqslant x \leqslant a$


数学代写|偏微分方程代写partial difference equations代考|Elementary Solutions of the One-dimensional Wave Equation

We saw in Sec. 1 of Chap. 3 that a general solution of the wave equation
$$
\frac{\partial^2 y}{\partial x^2}=\frac{1}{c^2} \frac{\partial^2 y}{\partial t^2}
$$
is
$$
y=f(x+c t)+g(x-c t)
$$
where the functions $f$ and $g$ are arbitrary. In this section we shall show how this solution may be used to describe the motion of a string.
In the first instance we shall assume that the string is of infinite extent and that at time $t=0$ the displacement and the velocity of the string are both prescribed so that
$$
y=\eta(x), \quad \frac{\partial y}{\partial t}=v(x) \quad \text { at } t=0
$$
Our problem then is to solve equation (1) subject to the initial conditions (3). Substituting from (3) into (2), we obtain the relations
$$
\eta(x)=f(x)+g(x), \quad v(x)=c f^{\prime}(x)-c g^{\prime}(x)
$$
Integrating the second of these relations, we have
$$
f(x)-g(x)=\frac{1}{c} \int_b^x v(\xi) d \xi
$$
where $b$ is arbitrary. From this equation and the first of the equations (4) we obtain the formulas
$$
\begin{aligned}
& f(x)=\frac{1}{2} \eta(x)+\frac{1}{2 c} \int_b^x v(\xi) d \xi \
& g(x)=\frac{1}{2} \eta(x)-\frac{1}{2 c} \int_b^x v(\xi) d \xi
\end{aligned}
$$
Substituting these expressions in equation (2), we obtain the solution
$$
y=\frac{1}{2}{\eta(x+c t)+\eta(x-c t)}+\frac{1}{2 c} \int_{x-c t}^{x+c t} v(\xi) d \xi
$$

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偏微分方程代写

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在本章的开头,我们将列出几种可以用波动方程理论来讨论的物理情况。
(a)弦的横向振动。如果将一根线密度均匀的弦$\rho$拉伸至均匀张力$T$,且在平衡位置,弦与$x$轴重合,则当弦稍微偏离平衡位置时,其横向位移$y(x, t)$满足一维波动方程
$$
\frac{\partial^2 y}{\partial x^2}=\frac{1}{c^2} \frac{\partial^2 y}{\partial t^2}
$$
在哪里$c^2=T / \rho$。在字符串的任意一点$x=a$对于$t$的所有值都是固定的$y(a, t)=0$。
(b)杆的纵向振动。如果轴与$O x$重合的等截面弹性材料的均匀杆受力时,其典型截面上的每一点都有相同的位移$\xi(x, t)$,则
$$
\frac{\partial^2 \xi}{\partial x^2}=\frac{1}{c^2} \frac{\partial^2 \xi}{\partial t^2}
$$
其中$c^2=E / \rho, E$为杨氏模量$\rho$为棒材材料的密度。杆上任意一点的应力是
$$
\sigma=E \frac{\partial \xi}{\partial x}
$$
例如,假定杆$0 \leqslant x \leqslant a$的一端$x=0$的速度规定为$v(t)$,而另一端$x=a$没有应力。进一步假设在那个时候$t=0$酒吧是静止的。然后利用偏微分方程(2)和边界条件及初始条件确定杆段的纵向位移
(i) $\frac{\partial \xi}{\partial t}=v(t) \quad$代表$x=0$
(ii) $x=a$为$\frac{\partial \xi}{\partial x}=0 \quad$
(iii) $\xi=\frac{\partial \xi}{\partial t}=0 \quad$,网址为$t=0$$0 \leqslant x \leqslant a$


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我们在第三章的第一节看到了波动方程的通解
$$
\frac{\partial^2 y}{\partial x^2}=\frac{1}{c^2} \frac{\partial^2 y}{\partial t^2}
$$

$$
y=f(x+c t)+g(x-c t)
$$
其中函数$f$和$g$是任意的。在本节中,我们将展示如何用这个解来描述弦的运动。
在第一种情况下,我们假设弦的长度是无限的,并且在$t=0$时刻,弦的位移和速度都是这样规定的
$$
y=\eta(x), \quad \frac{\partial y}{\partial t}=v(x) \quad \text { at } t=0
$$
那么我们的问题就是在初始条件(3)下求解方程(1)。将(3)代入(2),得到关系式
$$
\eta(x)=f(x)+g(x), \quad v(x)=c f^{\prime}(x)-c g^{\prime}(x)
$$
积分第二个关系,我们有
$$
f(x)-g(x)=\frac{1}{c} \int_b^x v(\xi) d \xi
$$
其中$b$是任意的。由这个方程和第一个方程(4)我们得到公式
$$
\begin{aligned}
& f(x)=\frac{1}{2} \eta(x)+\frac{1}{2 c} \int_b^x v(\xi) d \xi \
& g(x)=\frac{1}{2} \eta(x)-\frac{1}{2 c} \int_b^x v(\xi) d \xi
\end{aligned}
$$
将这些表达式代入式(2)中,就得到了解
$$
y=\frac{1}{2}{\eta(x+c t)+\eta(x-c t)}+\frac{1}{2 c} \int_{x-c t}^{x+c t} v(\xi) d \xi
$$

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金融工程代写

金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题,以及设计新的和创新的金融产品。

非参数统计代写

非参数统计指的是一种统计方法,其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型;这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。

广义线性模型代考

广义线性模型(GLM)归属统计学领域,是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。

术语 广义线性模型(GLM)通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归,以及方差分析和方差分析(仅含固定效应)。

有限元方法代写

有限元方法(FEM)是一种流行的方法,用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。

有限元是一种通用的数值方法,用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程(即一些边界值问题)。为了解决一个问题,有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分,称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的,它是通过构建对象的网格来实现的:用于求解的数值域,它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统,以模拟整个问题。然后,有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。

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随机分析代写


随机微积分是数学的一个分支,对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。

时间序列分析代写

随机过程,是依赖于参数的一组随机变量的全体,参数通常是时间。 随机变量是随机现象的数量表现,其时间序列是一组按照时间发生先后顺序进行排列的数据点序列。通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值(如1秒,5分钟,12小时,7天,1年),因此时间序列可以作为离散时间数据进行分析处理。研究时间序列数据的意义在于现实中,往往需要研究某个事物其随时间发展变化的规律。这就需要通过研究该事物过去发展的历史记录,以得到其自身发展的规律。

回归分析代写

多元回归分析渐进(Multiple Regression Analysis Asymptotics)属于计量经济学领域,主要是一种数学上的统计分析方法,可以分析复杂情况下各影响因素的数学关系,在自然科学、社会和经济学等多个领域内应用广泛。

MATLAB代写

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