A. 物理系所需要的数学知识
你说作为一个学物理的人——以我为例——假设是凝聚态方向的,到底需要那些数学知识?
物理系的本科数学基本上是:高数、线代、复变、数学物理方程、特殊函数论。但到底我们要用的是什么?数学本身的体系又是什么?
就我的感觉从物理上来讲,有用的数学是以下几个方面:
微积分基本理论:一元微分学(实数域的性质、极限、连续、微分及其中值定理、应用),一元积分学(不定积分、定积分、积分方法、应用),多元微分学(欧氏空间、极限、连续、偏微分、方向微分(导数)、连续性、微分定理),多元积分学(重积分、曲线积分(I、II)、曲面积分(I、II),其中第二型曲线、曲面积分其实可以与第一型曲线曲面积分并列,进一步引出格林、斯托克斯、高斯定理,从而发展出外微分形式和场论,但显然在微积分理论中引入场论是不太自然的),广义和参变量积分(有书把它放在一元理论里,但我觉得,他是个单独的系统比较游历,参数变量的积分就涉及多元函数理论所以单列出来)——这些东西在力、理力,热,电、电动中都有应用所以是必须的。
复变函数理论:我列的项目是,复数(复数域的概念)复函数和解析函数(概念)、解析函数的微分学(其实微分的东西不多,可以和后面合在一起构成微积分理论),解析函数的积分(一般的解析函数积分和利用留数理论的积分)——这些东西和微积分基本理论几乎并列,有点复分析的意思,应用可能就是处理比较复杂的积分还有作为后续的理论铺垫吧(你觉得喃)
接下来应该是微分方程理论,这是相对独立与前面两块的东西,但以前面的东西为基础。对这一块我还没有想好到底内部是个什么逻辑体系,但基本的分为:
基本概念,解的存在与唯一性,
常微分方程的范型(在这一部分给出常微分方程(组)的各个类型(方程一般形式)和解(通解公式或变化方法和求解方法)、级数解法)
偏微分方程的求解初步
古典的数学物理方程(三种古典方程)
这是比较混乱的一部分,有几个问题希望你能帮我想哈:
常微分方程从逻辑体系上应该如何分类?这是最主要的问题!!!
要不要单独讲微分方程的解法(分离变量、常数变易、降阶,行波法、达朗贝尔……)
还有微分方程理论中涉及的第一次初积分、通积分(与物理守恒量相关的,记得吧),曲线的包罗线(甚至可引出场的性质)如何安排?
这一部分是实际接题和研究中用到的,重要性不言而喻!!
特殊函数论:r,L,B,H函数和应用
线形代数,其实前面所有的几乎都是线性的,放在这个地方一是他自成体系,二也算做一个总结。内容主要是:行列式及应用(应用主要是初等代数的多元线性方程组),矩阵初步,线性变换理论,正定二次型(线性微分方程组放在前面讲了)——这部分是、分析力学、量子的数学的基础的基础!
群——线性代数的自然发展——对我而言据说只要群的表示理论就可以了,理论物理的还要其他理论
平面和空间解析几何,也是线代的应用包括:平面的和空间的解几基础,微分解析几何初步
向量空间和场论初步:向量空间、场论初步——这都是体系很明朗的,应用主要是电动
级数理论:把前面实、复分析中的级数理论抽出来单独构成一个专题,讨论收敛性、展开理论(泰勒、傅立叶)……
变换理论:从映射出发讲变换(傅立叶变换、拉普拉斯)及其应用
概率论:都没杂学——统计中蛮有用的!
还有几个问题:
矢量函数放在那里——他是多元函数的一般情况又是矢量分析的内容
复变的解析延拓归到那里去?保角变化到底属于哪一部分?
级数、变换、概率究竟讲那些内容(那些有用,还要补充哪些?)
B. 理论物理学需要哪些数学基础作铺垫
理论物理学需要最基础的是微积分,然后是线性代数基础作铺垫。
首先,理论物理实际上是个很大的范围,一般人的能力和精力限制使其只能研究一个方面,而每个方面所需要的数学知识是不同的。
其次,物理和数学不是分开的,有前后顺序,而是紧密结合的,大多数人的记忆不会那么好,在第一次学习物理时,在推导遇到问题后一下就想起来相关知识。
如果要学理论物理,将其理解为四大力学。那么最基础的是微积分,然后是线性代数,配合着力热光电原子物理什么的一起学,线性代数可能很少用到,
接下来就是数学物理方法,其他也会用,线性代数会用到,概率论与数理统计会用到一些。
C. 大学物理学专业应学哪些数学
物理类。各个学校学的高数教材不一样。同济的一般来说是很多工科院校的选择教材。但其实所有教材内容都差不多,只是作者编排内容的时候方法不一样,质量当然也不一样。 x0dx0a 至于高数的内容,首先是函数和集合,之后是函数极限,数列极限,微分学,积分学(不定积分,定积分),然后是空间解析几何,多重积分,多元函数积分学,级数等内容。当然还包括你所说的线性代数,概率论,偏微分等。 一般物理学专业的还会学到数学物理方法,数学物理方法包括复变函数和数学物理方法两大内容。复变函数包括复变函数,傅里叶级数,拉普拉斯级数等等。 数学物理方法包括格林函数法,分离变量法等等。 x0dx0a 总体来说。物理类学雹简的高等数学是比较源李裤难的,当然这也是为以后学习专业课打下基础的,所以高数一定要学好。如果你觉得同济大学的高数不太实用,我推荐你去看四川大学的高等数学,四川大学有一本专门针对物理类的高数,包括了所有高数内容,编排这些还不错。关于数学物理方法,是以后学习电动力学,量子力学,原子物理的最基本的知识,建议好好把握。 x0dx0a 给你一些建议。首先,大学物理所学内容,是很难的,当然你们大一的时候所学的力学这类专业课,是基础,之后所学的电动力学,量子力学,热力学统计物理等这些专业课对于对于我们本科生来说是很难的。当然我们不排除有学的好的,但是我相信有百分之八十的人是不知道到底讲的什么。所以,学习物理,不要太过于深究,除非你打算去考取扰烂理论物理的研究生,否则你没那必要去把所有的物理知识弄的一清二楚。