本書是為高等院;A數學和計算數學等專業(yè)本科“偏微分方程”課程編寫的教材, 入選為教育部數學“101 計劃”核心教材。本書的前身是《北京大學數學教學系列叢書》中的《偏微分方程》。 本書是根據教育部關于“101 計劃”核心教材的精神和要求,在原教材上進行修改補充而成的升級版和精練版。
全書共分為四章, 重點論述偏微分方程中最簡單的位勢方程、熱方程與波動方程的基礎理論和基本方法。在各章節(jié)中, 分別介紹位勢方程的邊值問題、熱方程與波動方程的初值問題和混合問題的求解方法, 同時介紹關于這些問題的一些先驗估計, 從而解決這些問題的解的存在性、唯 一性和穩(wěn)定性等關鍵問題。本書的基本想法是利用微積分的知識來講解偏微分方程. 在選題上,充分論述偏微分方程中的基礎理論和基本方法; 在內容處理上, 由淺入深,循序漸進; 在敘述表達上, 嚴謹精練, 清晰易讀. 為了方便教學與自學, 幫助讀者理解和拓廣所學知識, 每章配置了大量富有啟發(fā)性的習題, 書末附有習題答案和提示, 其中對一些困難的習題給出詳盡的解答,便于教師和學生參考。
本書可作為高等院;A數學、計算數學、應用數學、金融數學、統(tǒng)計學、物理學、力學、生物數學等專業(yè)以及相關專業(yè)本科“偏微分方程”課程的教材或教學參考書, 也可供需要應用偏微分方程的相關知識的科研人員參考。
周蜀林
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周蜀林:北京大學數學科學學院教授、博士生導師。主要研究向是偏微分方程及其應用。對偏微分方程領域的方法應用熟練,在退化橢圓和拋物型方程(方程組),完全非線性橢圓和拋物型方程方面已取得一些突出的研究成果。
第一章引言 1
1.1偏微分方程的基本概念 2
1.2實例 5
1.3適定性 10
習題一 13
第二章位勢方程 15
2.1調和函數 19
2.1.1實例 19
2.1.2平均值公式 20
2.1.3單調性不等式 30
2.2基本解和Green函數 34
2.2.1基本解 34
2.2.2 Green函數 39
2.3極值原理和最大模估計 51
2.3.1極值原理 51
2.3.2最大模估計 55
2.4能量模估計 58
2.5零延拓問題 60
2.5.1內部零延拓問題 61
2.5.2邊界零延拓問題 64習題二 66
第三章熱方程 77
3.1初值問題 80
3.1.1 Fourier變換和 Fourier積分 80
3.1.2熱核和基本解 90
3.2混合問題 95
3.2.1特征值問題 95
3.2.2 Green函數 102
3.3極值原理和最大模估計 108
3.3.1極值原理 108
3.3.2混合問題的最大模估計 110
3.3.3初值問題的最大模估計 114
3.4混合問題的能量模估計 118
3.5反向問題的不適定性 120
習題三 123
第四章波動方程 133
4.1初值問題 136
4.1.1問題的簡化 136
4.1.2一維初值問題 139
4.1.3一維半無界問題 143
4.1.4多維初值問題 147
4.1.5特征錐 158
4.1.6能量不等式 161
4.2混合問題 166
4.2.1分離變量法 167
4.2.2駐波法與共振 173
4.2.3能量不等式 175
4.2.4廣義解 179
習題四 187
習題答案與提示 199
名詞索引 229
符號索引 233
參考文獻 237