第二百零八章 泊松積分(微積分)
泊松在計(jì)算熱力學(xué)的要給熱傳導(dǎo)問題,計(jì)算之時(shí),先對(duì)復(fù)雜問題簡單化。
如果將大平板看成一維問題處理時(shí),平板一側(cè)溫度恒定,求平板其他部分的溫度。
半無限大物體在導(dǎo)熱方向上,當(dāng)其邊界溫度一定為第一類。第一類邊界是給定邊界上待求變量的分布。
這就是狄利克雷問題,也是第一邊界條件問題。
數(shù)學(xué)描述為:T(x,0)=f(x);T(0,t)= Ts
泊松找到了一個(gè)特殊的積分,被積函數(shù)是一個(gè)冪函數(shù)與以e為底的指數(shù)函數(shù)的乘積;其次,被積變量的積分限可以延拓到整個(gè)數(shù)軸,即-∞到+∞.具有這兩個(gè)特征的積分在經(jīng)典統(tǒng)計(jì)物理中經(jīng)常遇到.
在研究熱傳導(dǎo)或是概率問題的時(shí)候,通常會(huì)遇到泊松積分。但由于其被積函數(shù)的原函數(shù)不是初等函數(shù),因此不能用牛頓—萊布尼茨公式來確定它的積分值。
但是泊松可以感覺到,這個(gè)函數(shù)的形狀逼近一個(gè)數(shù)值,是可以一眼看出來的。
大概感覺是可以收斂到二分之根號(hào)派這樣的數(shù)值。
對(duì)此,泊松開始用了,這就是一個(gè)沒有證明,就開始使用的這么一個(gè)東西。
此刻,當(dāng)下很多不好求的積分方程,都是數(shù)學(xué)家自己憑著感覺來逼近一個(gè)數(shù)值。這種事情都很常見,當(dāng)然,證明這種麻煩事,需要交給智慧的后人來做。
而泊松積分,后人當(dāng)然用多種方法證明出來了。有坐標(biāo)證明法,Γ函數(shù)證明法,B函數(shù)證明法,Waills公式證明法,拉普拉斯變換法,高斯分布結(jié)論說明,鐘形傅里葉變換,數(shù)學(xué)物理方法證明。
泊松時(shí)常會(huì)考慮數(shù)學(xué)家真正的才能是如何的,什么才叫數(shù)學(xué)家?
所謂的數(shù)學(xué)才能當(dāng)然不是無所不通,而是一種經(jīng)驗(yàn)。
這種經(jīng)驗(yàn)主要就是讓自己對(duì)數(shù)學(xué)或者是工程學(xué)方方面面都有所了解,別人一提到關(guān)于當(dāng)前數(shù)學(xué)發(fā)展的一個(gè)方面,自己就要了解到。雖然不知全面了解,但也需要大概知道是哪一方面的,有什么用。
這樣的話,自己萬一用上的話,就會(huì)第一時(shí)間來使用,而不是自己一無所知,再臨時(shí)抱佛腳的查找。
其次就是數(shù)學(xué)家要有想去精確計(jì)算的能力。想去精確計(jì)算,這必須是數(shù)學(xué)家的欲望。很多數(shù)學(xué)家說,自己喜歡一定的廣度,不喜歡深度。這不能是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)合格的數(shù)學(xué)家。如果數(shù)學(xué)家個(gè)個(gè)都不去計(jì)算,那么數(shù)學(xué)鐵定沒有未來。所以只喜歡了解數(shù)學(xué)知識(shí)的人,充其量只能是淺數(shù)學(xué)愛好者,或者是數(shù)學(xué)史學(xué)家而已。
有經(jīng)驗(yàn),只是自己見多識(shí)廣,有想去精確計(jì)算的能力是一種硬實(shí)力。
第二類邊界是給定邊界上待求變量的梯度值
第三類邊界是待求變量與梯度值之間的函數(shù)關(guān)系