基礎系 数学 - 専門基礎

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加藤 雄介、求 幸年著

東京大学工学教程編纂委員会編


目次

は じ め に
1 基礎的事項
1.1 三角関数と複素数の指数関数
1.2 三角関数と指数関数の微分,積分
2 Fourier 級 数
2.1 有限区間における三角関数の直交性
2.2 Fourier級数展開
2.3 Fourier展開係数
2.4 区分的に連続な関数
2.5 Fourier級数展開定理
2.6 いくつかの例
2.7 Fourier級数展開定理の証明
2.8 一 様 収 束
2.9 不連続点での振る舞い
2.10 平 均 収 束
2.11 任意の区間でのFourier級数展開
2.12複素係数のFourier級数展開
3 直交関数系と一般化Fourier級数展開
3.1 正規直交関数系
3.2 任意関数系の直交化
3.3 直交関数列による一般化Fourier級数展開
3.4 いくつかの例
3.4.1 Legendre多項式展開
3.4.2 Hermite多項式展開
3.4.3 Laguerre多項式展開
4 Fourier変換
4.1 有限区間から無限区間への極限操作
4.2 Fourier変換とその収束性
4.3 いくつかの関数のFourier変換
4.4 基本的な性質
4.5 デルタ関数
4.5.1 デルタ関数のさまざまな関数形
4.5.2 デルタ関数の性質
4.6 たたみこみ積分のFourier変換
4.7 導関数のFourier変換
4.8 Fourier変換の応用
5 常微分方程式のGreen関数とFourier解析
5.1 2階線形常微分方程式の境界値問題
5.2 Green 関 数
5.3 Green関数の求め方
5.4 Green関数が存在する条件
5.5 広義Green関数
5.5.1 Green関数が存在しない場合の境界値問題
5.5.2 境界値問題と広義Green関数
5.5.3 広義Green関数の求め方
6 Fourier変換を用いた偏微分方程式の解法
6.1 偏微分方程式の例
6.1.1 ポテンシャル問題とLaplace方程式
6.1.2 波動方程式
6.1.3 拡散方程式
6.2 変数分離法
6.3 境界値問題とGreen関数法
6.4 応 用 例
6.4.1 固定端の波動方程式の初期値問題
6.4.2 静電場のポテンシャル分布
7 Laplace変換
7.1 Laplace変換の定義と収束性
7.1.1 定 義
7.1.2 収 束 性
7.2 いくつかの関数のLaplace変換
7.3 Laplace変換に関する関係式
7.3.1 基本的な性質
7.3.2 導関数のLaplace変換
7.3.3 原始関数のLaplace変換
7.3.4 たたみこみ積分のLaplace変換
7.4 Laplace逆変換
7.5 Laplace変換を用いた線形常微分方程式の初期値問題の解法
7.6 Laplace変換を用いた偏微分方程式の解法
7.7 Laplace変換の応用
7.7.1 質点の運動
7.7.2 電 気 回 路
7.7.3 制 御 問 題
7.7.4 波動方程式
7.7.5 拡散方程式
文 献
索引
131 100,正規直交完全系 72,超関数 77,Dirichlet積分 Cauchy-Riemannの 関係式 Coulombの法則 Eulerの公式 Fickの法則 Fourierの積分定理 Fourier変換 Fourier展開係数 Fourier級数 Fourier級数展開任意の区間複素係数(complex coefficient) Fourier級数展開定理(Fourierseries expansion theorem) 14 Fourier多項式 Fourier級数展開任意の区間複素係数(complex coefficient) Fourier級数展開定理フーリエ多項式 Fourier逆変換 Gauss積分 Gibbs現象 Gram-Schmidtの正規直交化法 Green関数 Heaviside関 数72 Helmholtz方程式(Helmholtz equation) 99 Hermite多項式 Heaviside関 数72 Helmholtz方程式エルミート多項式 Jordanの補題 Kroneckerのデルタ Laguerre多 項 式 Laplace 変換表(table of Laplace trans-Dirichlet型境界条件 Laplace 変換表ディリクレ型境界条件 Laplace変換 Laplace方程式 Laplace演算子 Laplace逆変換 Legendre多項式(Legendre polynomial) 44 Neumann型境界条件 Legendre多項式ノイマン型境界条件 Parsevalの等式(Parseval’s identity) 33, 74 Poisson方程式 Parsevalの等式(Parseval’ポアソン方程式 Riemann の関係式固有関数85, 103 固有値 Riemann の関係式固有関数eigenfunction85, 103 固有値 Riemann-Lebesgue の定理 留数定理105 両側 Laplace 変換 Riemann-Lebesgue の定理 留数定理residue theorem105 両側 Laplace 変換 Riemann-Lebesgueの定理 Sturm-Liouville 型固有値問題正 規 直 交 関 数 系 Sturm-Liouville基本解83 境界条件77 境界値問題 Sturm-Liouville基本解83 境界条件boundary condition77 境界値問題 オイラーの公式 ガウス積分 ギブス現象 クーロンの法則 グラム・シュミットの正規直交化法 グリーン関数 クロネッカーのデルタ コーシー・リーマンの 関係式 ジョルダンの補題 たたみこみ積分 ディリクレ積分 フーリエの積分定理 フーリエ変換 フーリエ展開係数 フーリエ級数 フーリエ逆変換 フィックの法則 ラ ゲ ー ル多 項 式 ラプラス変換 ラプラス方程式 ラプラス演算子 ラプラス逆変換 リーマン・ルベーグの定理 一様収束性 三角関数3 指数関数4 自動制御系 三角関数3 指数関数exponential function4 自動制御系 勾配 単位階段関数 単振動 原始関数119 たたみこみ積分 原始関数primitive119 たたみこみ積分 同次微分方程式 周期的デルタ関数 型固有値問題 導関数 最小二乗近似 熱伝導方程式 特性関数 調和関数直交関数系直交性7 直交多項式系 調和関数直交関数系直交性trigonometric function7 直交多項式系 過減衰130 重ね合わせの原理 過減衰overdamping130 重ね合わせの原理 非同次境界条件78 非同次微分方程式77 フィードバック制御系 非同次境界条件78 非同次微分方程式inhomogeneous dif-ferential equation77 フィードバック制御系 項別積分24 項別微分 項別積分term-by-term integration24 項別微分