A. 物理系所需要的數學知識
你說作為一個學物理的人——以我為例——假設是凝聚態方向的,到底需要那些數學知識?
物理系的本科數學基本上是:高數、線代、復變、數學物理方程、特殊函數論。但到底我們要用的是什麼?數學本身的體系又是什麼?
就我的感覺從物理上來講,有用的數學是以下幾個方面:
微積分基本理論:一元微分學(實數域的性質、極限、連續、微分及其中值定理、應用),一元積分學(不定積分、定積分、積分方法、應用),多元微分學(歐氏空間、極限、連續、偏微分、方向微分(導數)、連續性、微分定理),多元積分學(重積分、曲線積分(I、II)、曲面積分(I、II),其中第二型曲線、曲面積分其實可以與第一型曲線曲面積分並列,進一步引出格林、斯托克斯、高斯定理,從而發展出外微分形式和場論,但顯然在微積分理論中引入場論是不太自然的),廣義和參變數積分(有書把它放在一元理論里,但我覺得,他是個單獨的系統比較游歷,參數變數的積分就涉及多元函數理論所以單列出來)——這些東西在力、理力,熱,電、電動中都有應用所以是必須的。
復變函數理論:我列的項目是,復數(復數域的概念)復函數和解析函數(概念)、解析函數的微分學(其實微分的東西不多,可以和後面合在一起構成微積分理論),解析函數的積分(一般的解析函數積分和利用留數理論的積分)——這些東西和微積分基本理論幾乎並列,有點復分析的意思,應用可能就是處理比較復雜的積分還有作為後續的理論鋪墊吧(你覺得喃)
接下來應該是微分方程理論,這是相對獨立與前面兩塊的東西,但以前面的東西為基礎。對這一塊我還沒有想好到底內部是個什麼邏輯體系,但基本的分為:
基本概念,解的存在與唯一性,
常微分方程的范型(在這一部分給出常微分方程(組)的各個類型(方程一般形式)和解(通解公式或變化方法和求解方法)、級數解法)
偏微分方程的求解初步
古典的數學物理方程(三種古典方程)
這是比較混亂的一部分,有幾個問題希望你能幫我想哈:
常微分方程從邏輯體繫上應該如何分類?這是最主要的問題!!!
要不要單獨講微分方程的解法(分離變數、常數變易、降階,行波法、達朗貝爾……)
還有微分方程理論中涉及的第一次初積分、通積分(與物理守恆量相關的,記得吧),曲線的包羅線(甚至可引出場的性質)如何安排?
這一部分是實際接題和研究中用到的,重要性不言而喻!!
特殊函數論:r,L,B,H函數和應用
線形代數,其實前面所有的幾乎都是線性的,放在這個地方一是他自成體系,二也算做一個總結。內容主要是:行列式及應用(應用主要是初等代數的多元線性方程組),矩陣初步,線性變換理論,正定二次型(線性微分方程組放在前面講了)——這部分是、分析力學、量子的數學的基礎的基礎!
群——線性代數的自然發展——對我而言據說只要群的表示理論就可以了,理論物理的還要其他理論
平面和空間解析幾何,也是線代的應用包括:平面的和空間的解幾基礎,微分解析幾何初步
向量空間和場論初步:向量空間、場論初步——這都是體系很明朗的,應用主要是電動
級數理論:把前面實、復分析中的級數理論抽出來單獨構成一個專題,討論收斂性、展開理論(泰勒、傅立葉)……
變換理論:從映射出發講變換(傅立葉變換、拉普拉斯)及其應用
概率論:都沒雜學——統計中蠻有用的!
還有幾個問題:
矢量函數放在那裡——他是多元函數的一般情況又是矢量分析的內容
復變的解析延拓歸到那裡去?保角變化到底屬於哪一部分?
級數、變換、概率究竟講那些內容(那些有用,還要補充哪些?)
B. 理論物理學需要哪些數學基礎作鋪墊
理論物理學需要最基礎的是微積分,然後是線性代數基礎作鋪墊。
首先,理論物理實際上是個很大的范圍,一般人的能力和精力限制使其只能研究一個方面,而每個方面所需要的數學知識是不同的。
其次,物理和數學不是分開的,有前後順序,而是緊密結合的,大多數人的記憶不會那麼好,在第一次學習物理時,在推導遇到問題後一下就想起來相關知識。
如果要學理論物理,將其理解為四大力學。那麼最基礎的是微積分,然後是線性代數,配合著力熱光電原子物理什麼的一起學,線性代數可能很少用到,
接下來就是數學物理方法,其他也會用,線性代數會用到,概率論與數理統計會用到一些。
C. 大學物理學專業應學哪些數學
物理類。各個學校學的高數教材不一樣。同濟的一般來說是很多工科院校的選擇教材。但其實所有教材內容都差不多,只是作者編排內容的時候方法不一樣,質量當然也不一樣。 x0dx0a 至於高數的內容,首先是函數和集合,之後是函數極限,數列極限,微分學,積分學(不定積分,定積分),然後是空間解析幾何,多重積分,多元函數積分學,級數等內容。當然還包括你所說的線性代數,概率論,偏微分等。 一般物理學專業的還會學到數學物理方法,數學物理方法包括復變函數和數學物理方法兩大內容。復變函數包括復變函數,傅里葉級數,拉普拉斯級數等等。 數學物理方法包括格林函數法,分離變數法等等。 x0dx0a 總體來說。物理類學雹簡的高等數學是比較源李褲難的,當然這也是為以後學習專業課打下基礎的,所以高數一定要學好。如果你覺得同濟大學的高數不太實用,我推薦你去看四川大學的高等數學,四川大學有一本專門針對物理類的高數,包括了所有高數內容,編排這些還不錯。關於數學物理方法,是以後學習電動力學,量子力學,原子物理的最基本的知識,建議好好把握。 x0dx0a 給你一些建議。首先,大學物理所學內容,是很難的,當然你們大一的時候所學的力學這類專業課,是基礎,之後所學的電動力學,量子力學,熱力學統計物理等這些專業課對於對於我們本科生來說是很難的。當然我們不排除有學的好的,但是我相信有百分之八十的人是不知道到底講的什麼。所以,學習物理,不要太過於深究,除非你打算去考取擾爛理論物理的研究生,否則你沒那必要去把所有的物理知識弄的一清二楚。