2 ストークスの定理 9. 3 保存力とポテンシャルII 第10章 いろいろな積分定理II ―― 電磁気学で役立つ数学(以下各章詳細略) 第11章 フーリエ解析 ―― 波動で役立つ数学 第12章 デルタ関数と偏微分方程式I ―― 波動で役立つ数学 第13章 偏微分方程式II ―― 波動で役立つ数学 付録 直交曲線座標を用いた微分計算 数学公式集 章末問題解答 製品情報 製品名 物理のための数学入門 著者名 著: 二宮 正夫 著: 並木 雅俊 著: 杉山 忠男 発売日 2009年09月18日 価格 定価:3, 080円(本体2, 800円) ISBN 978-4-06-157210-2 判型 A5 ページ数 272ページ オンライン書店で見る ネット書店 電子版 お得な情報を受け取る
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工学のための物理数学 A5/200ページ/2019年10月15日 ISBN978-4-254-20168-0 C3050 定価3, 520円(本体3, 200円+税) 田村篤敬 ・柳瀬眞一郎 ・河内俊憲 著 【書店の店頭在庫を確認する】 工学部生が学ぶ応用数学の中でも,とくに「これだけは知っていたい」というテーマを3章構成で集約。例題や練習問題を豊富に掲載し,独習にも適したテキストとなっている。〔内容〕複素解析/フーリエ-ラプラス解析/ベクトル解析。 目次 1.複素解析 1. 1 複素解析入門 1. 1. 1 複素数,複素平面 1. 2 複素数の極形式 1. 3 複素関数と微分 1. 4 コーシー-リーマンの方程式 1. 5 ラプラスの方程式 1. 6 指数関数 1. 7 三角関数,双曲線関数 1. 8 対数,ベキ関数 1. 2 複素数の積分 1. 2. 1 複素平面における線積分 1. 2 コーシーの積分定理 1. 3 コーシーの積分公式 1. 4 解析関数の導関数 1. 3 留数の理論 1. 3. 1 テイラー展開 1. 2 ローラン展開 1. 3 留数積分法 1. 4 実数の積分 2.フーリエ-ラプラス解析 2. 1 フーリエ級数 2. 1 単振動による周期関数の展開 2. 2 三角関数の直交関係 2. 3 フーリエ級数の例 2. 4 フーリエ余弦・正弦級数 2. 5 多様なフーリエ級数展開法 2. 6 スペクトル 2. 物理のための数学 和達. 7 複素フーリエ級数 2. 8 フーリエ級数の収束と項別微分・積分 2. 2 フーリエ変換 2. 1 フーリエ級数からフーリエ変換へ 2. 2 フーリエ変換の性質 2. 3 フーリエ変換の例 2. 4 スペクトル 2. 3 ラプラス変換の基礎 2. 1 ラプラス変換の定義 2. 2 簡単な関数のラプラス変換 2. 3 基礎的な公式 2. 4 さらに進んだ公式 2. 5 ヘビサイドの展開定理 2. 4 ラプラス変換の応用 2. 4. 1 線形常微分方程式 2. 2 具体的な応用例とデュアメルの公式 2. 3 逆ラプラス変換積分公式 2. 4 逆ラプラス変換積分公式と留数の定理 3.ベクトル解析 3. 1 ベクトル 3. 1 スカラーとベクトル 3. 2 ベクトルとスカラーの積 3. 3 ベクトルの和差 3. 4 座標系と基底ベクトル 3. 2 ベクトルの内積・外積 3.
微分という完全に数学的な操作によって、電子のエネルギーを抽出できるように仕掛けていた わけです。 同様に波動関数を x で微分して運動エネルギーを抽出したいところですが、運動エネルギーには p 2 が必要です。難しいことはありません。1 階微分で関数の形が変わらないことはわかっているので、単に 2 回微分することで、p が 2 回出てくることが想像できます。 偏微分の結果をまとめましょう。右辺が運動エネルギーになるように両辺に係数を掛けてやります。 この式は、「 波動関数を 2 回位置微分する (と同時におまじないの係数をかける) と、関数の形は変えずに 運動エネルギーを抽出できる 」ことを表しています。 Step 5: 力学的エネルギーの公式を再現する 最後の仕上げです。E = p 2 /2m の公式と今までの結果を見比べます。すると、波動関数の時間微分 (におまじないを掛けたもの) と波動関数の位置の 2 階微分 (におまじないを掛けたもの) が結びつくことがわかります。これらを等式で結べば、位置エネルギーがない一次元のシュレディンガー方程式になります。 ここから大胆に飛躍して、ポテンシャルエネルギー V を与えて、三次元に拡張すれば、無事一般的なシュレディンガー方程式となります。 で、このシュレディンガー方程式はどういう意味? 「 ある関数から微分によって運動量やエネルギーをそれぞれ抽出すると、古典的なエネルギーの関係が成り立った。そのような関数はなーんだ? 物理のための数学 物理入門コース 新装版. 」という問題を出題してるようです (2) 。導出の過程を踏まえると、なんらかの物理的な状況を想定しているわけではなく、完全に数学的な操作で導出されたようにさえ見えます。しかし実際に、この方程式を解いて得られた波動関数は実験事実をうまく説明できるのです。そのことについては、次回以降の記事でお話しすることにします。 ともかく、シュレディンガー方程式の起源に迫ることができたので、この記事の残りを使って「なぜ複素数を使ったのか?」という疑問について考えます。 どうして複素数をつかったの? 三角関数では微分するごとに sin とcos が入れ替わって厄介 だからです。たとえば sin 関数を t で微分すると、t の係数が飛び出てきて、sin 関数は cos 関数に変わってしまいます (下式)。これでは「関数の形を変えずに E を抽出する」ことができません。 どうして複素数の指数関数が波を表すの?
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オイラーの公式 e iθ =cosθ+i sinθ により、sin 波と cos 波の重ね合わせで表せるからです。 複素数は、実部と虚部を軸とする平面上の点を表す のでした。z=a+ib は複素数の一般的な式ですが、その絶対値を A とし、実軸との角度を θ とすると z = A(cos θ+i sin θ) とも表せます。このカッコの中が複素指数関数を用いて e iθ と書けます。つまり 、e iθ =cosθ+i sinθ なわけです。とりあえず波の重ね合わせの式で表せています。というわけで、この複素指数関数も一種の波であると言えるでしょう。 複素数の波はどんな様子なの? 絶対値が一定 の 進行波 です。 Ae iθ =A(cosθ+i sinθ) のθを大きくしていくと、e iθ を表す点は円を描きます。このことからこの波は絶対値が一定であることがわかります。実部と虚部の成分をそれぞれ射影してみると、実部と虚部が交互に振動しているように見えます。このように交互に振動しているため、絶対値を保っているようです。 この波を θ を軸に持つ 1 つのグラフで表すために、複素平面に無理やり θ 軸を伸ばしてみました (下図)。この関数は θ 軸から等しい距離を螺旋状に回ることに気づきます。 複素指数関数の指数の符号が正か負かにより、 螺旋の向きが違う ことに注目! 指数の i を除いた部分が正であれば、指数関数の値は反時計回りに動きます。一方、指数の i を除いた部分が負であれば、指数関数の値は時計回りに動きます。このことから、複素数の波は進行方向を持つことがわかります。この事実は、 複素指数関数であれば、粒子の運動の向きも表すことができることを暗示 しています。 単純な三角関数は波の進行の向きを表せないの? 物理のための数学 岩波書店. 表せません。例えば sin x と sin(–x) のグラフを書いてみます。 一見すると「この2つのグラフは互いに逆向きなので、進行方向をもっているのでは?」と疑問に思うかもしれません。しかし、sin x のグラフを単純に –π だけ平行移動すると、sin (-x) のグラフと重なります。つまり実際にはこの 2 つのグラフは初期位相が異なるだけで、同じグラフなのです。 単純な三角関数は波の進行の向きを表せないの? [別の視点から] sin 波が進行方向を持たないことは、オイラーの公式を使っても表せます。つまり sin 波は正方向の複素数の波と負方向の複素数の波の重ね合わせで書けます。(この事実は、一次元井戸型ポテンシャルのシュレディンガー方程式を解くときに、もう一度お話しすることになります。) 次回予告 というわけで、シュレディンガー方程式の起源と複素指数関数の波の様子についてお話しました。 今回導出した方程式の位置と時間を分離すれば、「時間に依存しないシュレディンガー方程式」が得られます 。化学者は、その時間に依存しないシュレディンガー方程式を用いて、原子軌道や分子軌道の形を調べることができます。が、それについてはまた順を追ってお話ししようと思います。 関連リンク 波動-粒子二重性 Wave-Particle Duality: で、粒子性とか波動性ってなに?
1 ベクトルの内積 3. 2 ベクトルの外積 3. 3 スカラー3重積 3. 4 ベクトル3重積 3. 3 ベクトルの微分 3. 1 ベクトル関数と曲線 3. 2 空間曲線 3. 4 ベクトル演算子 ナブラ 3. 1 スカラー場の勾配 3. 2 ベクトル場の発散 3. 3 ベクトル場の回転 3. 4 勾配,発散,回転に関する公式 3. 5 ベクトルの積分 3. 5. 1 スカラー関数・ベクトル関数の線積分 3. 2 面積分 3. 3 体積分 3. 4 ガウスの発散定理(体積分と面積分の変換) 3. 5 ストークスの定理(面積分と線積分の変換) 参考文献 索引 データはお客様自身の責任においてご利用ください。詳しくは ダウンロードページをご参照ください。
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太陽の勇者 第1話 24分 再生する 1975年公開 あらすじ 特殊装甲を身にまとった超人テッカマンが、全人類抹殺を目論む異星の侵略軍団に立ち向かうSFヒーローアクション。環境汚染によって崩壊の迫る地球、宇宙開拓による人類移住計画など、ハードなSF的設定を背景に、宇宙空間を縦横無尽に駆け巡る「宇宙の騎士」の戦いを描く。 キャスト/スタッフ 出演者 森功至 上田みゆき 山田康雄 内海賢二 滝口順平 桑原たけし 小宮和枝 徳丸完 プロデューサー 九里一平 吉田竜夫 監督/演出 笹川ひろし 原作/脚本 鳥海尽三 酒井あきよし 陶山智 永田俊夫 久保田圭司 チャンネル 詳細情報 無料トライアルを開始 © タツノコプロ
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