📕 Вычислительная математика для физиков [2021] И. Б. Петров

💾 Скачать книгу

Курс «Вычислительная математика для физиков» предназначен для ознакомления студентов-физиков с основными методами вычислительной математики, применяемыми при решении физических задач. Вводная часть курса дает представление студентам о современных возможностях применения вычислительной техники к математическому моделированию в физике, достигнутых результатах и дальнейших перспективах. В курсе излагаются методы аппроксимации функций, включая лагранжеву, эрмитову и сплайн-интерполяцию, применение полиномов Чебышева, быстрое преобразование Фурье, методы численного дифференцирования и интегрирования. Рассматриваются методы дискретизации обыкновенных дифференциальных уравнений и схемы их численного решения. Для уравнений в частных производных излагаются методы конечных разностей и конечных элементов, включая вопросы генерации сеток. Дается представление о теории устойчивости для эволюционных задач. Рассматриваются основные методы вычислительной линейной алгебры, применяемые для решения задач, возникающих при дискретизации дифференциальных уравнений математической физики. Излагаются прямые и итерационные методы решения систем линейных уравнений, в том числе для больших разреженных матриц. Изучаются алгоритмы решения алгебраической проблемы собственных значений. #численные_методы #вычислительная_математика #математика #физика #алгоритмы #дифференциальное_исчисление #интегральное_исчисление

💡 Physics.Math.Code

📕 Вычислительная математика для физиков [2021] И. Б. Петров

Рассматриваются вычислительные методы решения задач физики (в частности, механики, в том числе механики сплошных сред), а также различных прикладных задач. В книгу включены элементы функционального анализа, методы точных решений разностных уравнений, вопросы теоретического минимума по вычислительной математике для физиков и задачи для вычислительного практикума.
Для студентов университетов (факультетов физико-математического профиля) и технических вузов. #численные_методы #вычислительная_математика #математика #физика #алгоритмы #дифференциальное_исчисление #интегральное_исчисление

💡 Physics.Math.Code

➰ Брахистохрона (от греч. βράχιστος — кратчайший и χρόνος — время) — кривая скорейшего спуска. Задача о её нахождении была поставлена в 1696 году Иоганном Бернулли. Заключается она в следующем:
✏️ Среди плоских кривых, соединяющих две данные точки А и В, лежащих в одной вертикальной плоскости (В ниже А), найти ту, двигаясь по которой под действием только силы тяжести, сонаправленной отрицательной полуоси OY, материальная точка из А достигнет B за кратчайшее время. Решением задачи о брахистохроне является дуга циклоиды с горизонтальным основанием, точка возврата которой находится в точке А, или иными словами, имеющая вертикальную касательную в точке A. Примечательно, что время спуска не зависит от расположения начальной точки на дуге циклоиды.

На статью Иоганна Бернулли откликнулись Исаак Ньютон, Якоб Бернулли, Г. В. Лейбниц, Г. Ф. Лопиталь, Э. В. Чирнхаус. Все они, как и сам Иоганн Бернулли, решили задачу разными способами. Метод решения, полученного 26 января 1697 года Исааком Ньютоном, лёг в основу важнейшей области естествознания — вариационного исчисления.

Интересно, что теория этой задачи тесно связана с так называемым принципом Ферма, также известным как принцип наименьшего времени. Принцип Ферма гласит, что путь, пройденный лучом между двумя заданными точками, — это путь, который можно пройти за наименьшее время. И это является связующим звеном между лучевой оптикой и волновой оптикой. В первые этот принцип был использован как средство объяснения закона преломления света. #физика #математика #интегральное_исчисление #physics #задачи #дифференциальное_исчисление #геометрия

👨🏻‍💻 Physics.Math.Code