Самарский А.А Численные методы решения обратных задач математической физики: Учебное пособие. Изд. стереотип

В традиционных курсах по методам решения задач математической физики рассматриваются прямые задачи. При этом решение определяется из уравнений с частными производными, которые дополняются определенными краевыми и начальными условиями. В обратных задачах некоторые из этих составляющих постановки задачи отсутствуют. Неизвестными могут быть, например, начальные условия, граничные режимы, коэффициенты и правые части уравнений. Обратные задачи часто являются некорректными в классическом смысле, и для их приближенного решения приходится применять методы регуляризации. В книге рассмотрены основные классы обратных задач для уравнений математической физики и численные методы их решения. Книга рассчитана на студентов университетов и вузов, обучающихся по специальности "Прикладная математика", и специалистов по вычислительной математике и математическому моделированию

Книга записана на основе лекций, которые автор в течение ряда лет читал на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ. В ней изложены наиболее часто используемые на практике методы решения задач минимизации функций и функционалов, а также теоретическое исследование и краткая характеристика вы-числительных аспектов этих методов. Учебное пособие рассчитано па студентов университетов и вузов, обучающихся по специальности "прикладная математика". Книга будет полезна также аспирантам, научным работникам и инженерам

Лекции, читавшиеся на протяжении многих лет в МГУ. В небольшом объеме сконцентрированы знания и навыки, необходимые для решения основных задач математической физики • Рассмотрены вывод основных уравнений и наиболее употребительные методы их решения. Дано элементарное введение в теорию обобщенных функций • Для студентов и преподавателей инженерно-физических и физико-технических факультетов, инженеров-исследователей

Настоящее издание содержит основные численные методы решения экстремальных задач. Приводятся теоретическое обоснование и краткие характеристики этих методов. Рассматриваются задачи минимизации функций конечного числа переменных и задачи оптимального управления процессами, описываемыми системами обыкновенных дифференциальных уравнений • Сохранена структура первого издания, вышедшего в 1980 г., но содержание некоторых глав переработано и дополнено • Для студентов вузов по специальности "Прикладная математика", а также для специалистов, связанных с решением задач оптимизации

Классические ортогональные полиномы, сферические и гипергеометрические функции, а также функции Бесселя рассматриваются с единой точки зрения как частные решения возникающего во многих задачах математической физики и квантовой механики дифференциального уравнения определенного типа. Для решений этого уравнения с помощью обобщения формулы Родрига найдено интегральное представление, из которого получены все основные свойства специальных функций. Построена также теория классических ортогональных полиномов дискретной переменной как на равномерных, так и неравномерных сетках, установлена их связь с коэффициентами Клебша-Гордана и коэффициентами Рака. Рассматриваются приложения к задачам математической физики, квантовой механики и вычислительной математики

В книге представлены современные методы математической физики, направленные на решение прикладных задач. Широко используется аппарат обобщенных функций. В решениях задач широко используются функции Грина для линейных дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка. Большое внимание уделяется методам, основанным на специальных функциях, входящих в решение двух- и трехмерных задач. Весь теоретический материал иллюстрируется примерами численной реализации полученных аналитических формул. Книга сочетает аналитические методы математической физики и методы вычислений, использующие современные компьютерные пакеты, например Mathcad, Matlab, Mathematica и др. Графические иллюстрации, построенные на основе найденных зависимостей, позволяют получить детальное представление о качественных особенностях решений

Основное внимание в книге уделено методам построения аналитических решений нелинейных дифференциальных уравнений. Для уравнений, интегрируемых методом обратной задачи рассеяния: уравнения Кортевега-де Вриза, нелинейного уравнения Шредингера и уравнения Синус-Гордона - представлены пары Лакса и преобразования Бэклунда, а также изложены схемы решения задач Коши. Для ряда других нелинейных дифференциальных уравнений предложены методы нахождения точных решений • Для демонстрации методов, представленных в книге, выбраны наиболее популярные нелинейные дифференциальные уравнения: уравнение Кортевега-де-Вриза, нелинейное уравнение Шредингера, уравнение Синус-Гордона, уравнение Курамото-Сивашинского, уравнение Гинзбурга-Ландау, уравнение Колмогорова-Петровского-Пискунова, уравнение Бюргерса-Хаксли, уравнение нелинейной теплопроводности и хорошо известные системы дифференциальных уравнений: система Лоренца и система Хенона-Хейлеса

Предлагаемые читателю учебное пособие и программный комплекс по молекулярной физике позволят провести с помощью компьютера до полутора десятков различных экспериментов по курсу молекулярной физики. Компьютер при этом выступает в роли экспериментальной установки для проведения физических опытов • Опыты, в отличие от тех, что проводятся в обычной физической лаборатории, где мы "задаём вопрос" непосредственно природе и получаем от неё ответ в виде результата эксперимента, ставятся над соответствующей математической моделью явления, т.е. над системой уравнений второго закона Ньютона, описывающих движение большого числа взаимодействующих частиц. Компьютер, в соответствии с заложенным в него алгоритмом, производит численное решение этой системы уравнений

Эта книга для всех, кто, не имея специального математического образования, хочет узнать, как применять методы оптимизации для решения практических задач. В ней рассматриваются прикладные задачи из различных сфер деятельности, их математические модели и методы решения на основе современной теории оптимизации. Особое внимание к дискретным задачам обусловлено их практической важностью и меньшей изученностью по сравнению с непрерывными задачами. Приводятся новые алгоритмы, основанные на комплексном применении динамического программирования и метода ветвей и границ, доведённые до практических реализаций. Их эффективность подтверждается результатами решения задач большой размерности. Используемый в книге математический аппарат сведён к минимуму, что обеспечивает понимание методов оптимизации лицами, не имеющими специальной математической подготовки, для которых математика не является профессией

Излагаются основные методы исследования и решения граничных задач для линейных уравнений с частными производными второго порядка. Книга предназначена для студентов, обучающихся по направлениям подготовки, входящим в УГС "Математика и механика", "Физика и астрономия", и другим физико-математическим направлениям подготовки

Рекомендовано УМО по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров "Техносферная безопасность" • Учебное пособие соответствует содержанию разделов дисциплин "Физика" и "Безопасность жизнедеятельности" федеральных государственных образовательных стандартов по направлению подготовки бакалавров "Техносферная безопасность". Пособие имеет учебно-методическое назначение для проведения практических занятий по дисциплине "Физика" и "Безопасность жизнедеятельность" • В пособии помимо традиционных расчетных задач рассматриваются задачи качественного характера, решения которых основаны на теоретических обобщениях и логических умозаключениях. Задачи, рассмотренные в пособии, посвящены решению профессионально значимых проблем в области обеспечения техносферной безопасности и безопасности жизнедеятельности