M09 / advanced

傅里叶分析与偏微分方程

傅里叶分析与偏微分方程围绕第一编 傅里叶级数、第二编 傅里叶变换、第三编 偏微分方程与综合复习建立连续章节顺序。

结构
3 编 · 6
适合读者
适合完成相关本科基础课程、需要进入高级理论与计算方法的读者。
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BEFORE READING

先修与记号

本册对象

连接正交展开、傅里叶变换和典型偏微分方程的边值问题。

先修教材

符号约定

  • 本册在首次使用时定义傅里叶分析与偏微分方程专用符号,并区分标量、向量、算子与单位。
  • 同一符号出现多种约定时明确命名空间、假设和适用章节。

CONTENTS

完整目录

PART 01

第一编 傅里叶级数

第一编 傅里叶级数组织正交函数系与 Fourier 系数、傅里叶级数、收敛与 Gibbs 现象,形成连续的学习单元。

  1. 01

    正交函数系与 Fourier 系数

    把有限维正交投影推广到函数空间,使用内积计算 Fourier 系数,并由 Bessel 不等式与 Parseval 等式检验截断展开的能量误差。

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  2. 02

    傅里叶级数、收敛与 Gibbs 现象

    本章研究傅里叶级数、收敛与 Gibbs 现象。内容依次处理周期函数与三角基、傅里叶系数、收敛与 Gibbs 现象、奇偶延拓、复指数形式与能量谱。

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PART 02

第二编 傅里叶变换

第二编 傅里叶变换组织傅里叶变换与卷积、广义函数、采样与 Poisson 求和,形成连续的学习单元。

  1. 03

    傅里叶变换与卷积

    固定变换约定后推导平移、缩放、微分与卷积性质,比较时域局部化和频域带宽,并用可积函数的直接计算核对常数因子。

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  2. 04

    广义函数、采样与 Poisson 求和

    以测试函数定义分布和 Dirac delta 的作用,解释分布导数,再在带限条件下推导采样重建、混叠与 Poisson 求和之间的关系。

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PART 03

第三编 偏微分方程与综合复习

第三编 偏微分方程与综合复习组织热方程、波动方程与 Laplace 方程、傅里叶方法与偏微分方程综合复习,形成连续的学习单元。

  1. 05

    热方程、波动方程与 Laplace 方程

    比较抛物型、双曲型与椭圆型方程的初边值数据,使用分离变量和本征函数展开构造解,并以能量衰减、能量守恒或最大值原理核对结果。

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  2. 06

    傅里叶方法与偏微分方程综合复习

    围绕初边值问题串联正交投影、级数与变换、卷积、分布和采样,依据区域、边界、正则性与收敛要求选择方法。

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综合练习

  • 每章安排定义辨析、推导计算和结果核验练习。
  • 本册末章安排跨 Part 综合题,并保留可复算的解题检查点。

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