矢量分析、圆柱函数和球函数PDF电子书下载

正文篇 1

第1章 矢量分析 1

1.1 矢量代数 1

1.2 并矢（二阶张量）代数 4

1.3 标量函数的梯度 6

1.4 矢量函数的散度 10

1.5 矢量函数的旋度 13

1.6 标量场和矢量场的Laplace 16

1.7 矢量和并矢函数的微商 19

1.8 矢量场的积分定理 20

1.9 一般正交曲线坐标系中梯度、散度、旋度和Laplace的表达式 26

1.10 球面坐标系、圆柱面坐标系和椭圆柱坐标系 35

1.11 无旋场与无散场 41

第2章 Bessel函数 44

2.1 引言 44

2.2 Bessel方程解与谐振动方程解的对比 46

2.3 Bessel方程的级数解法 49

2.4 Bessel函数的主要性质（Ⅰ） 53

2.5 Bessel函数的主要性质（Ⅱ） 63

2.6 零阶和一阶实宗量Bessel函数J0(x）,J1(x）,Y0(x）和Y1（x）的计算 75

2.7 n阶实宗量Bessel函数的计算 79

第3章 变型Bessel函数 84

3.1 引言 84

3.2 变型Bessel函数的主要性质（Ⅰ） 85

3.3 变型Bessel函数的主要性质（Ⅱ） 93

3.4 零阶和一阶实宗量变型Bessel函数Io（x）,I1（x）,K0（x）和K1（x）的计算 100

3.5 n阶实宗量In（x）和Kn（x）的计算 102

第4章 球Bessel函数、Riccati-Bessel函数和变型球Bessei函数 106

4.1 球Bessel函数 106

4.2 球Bessel函数的主要性质 107

4.3 实宗量jn（x）,yn（x）,hn(1)（x）和h(2)（x）的计算 114

4.4 Riccati-Bessel函数及其数学性质 116

4.5 实宗量Riccati-Bessel函数的计算 121

4.6 变型球Bessel函数 123

4.7 变型球Bessel函数的主要性质 124

4.8 实宗量in（x）和rn（x）的计算 129

第5章 Legendre函数 131

5.1 引言 131

5.2 Legendre方程的级数解法 133

5.3 Legendre函数Pn（x）的主要性质 138

5.4 Pn（x）及其零点的数值计算 146

5.5 第二类Legendre函数Qn（x）及其数学性质 147

5.6 Qn（x）数值计算 149

5.7 第一类缔合Legendre函数Pmn（x）及其数学性质 150

5.8 Pmn（x）及其导数的数值计算 153

5.9 球谐函数及其数学性质 154

5.10 第二类缔合Legendre函数Qmn（x）及其数学性质 159

5.11 Qmn（x）数值计算 161

附录篇 163

附录Ⅰ 矢量分析常用公式和场论公式的推导 163

A 常用重要公式 163

1．矢量恒等式 163

2．积分定理 163

3．直角、圆柱、球面和椭圆柱坐标系中场的梯度、散度、旋度和Laplace的表示式 164

B 圆球坐标系矢量场Laplace？2A表示式的推导 170

方法1：矢量场A Laplace？2A的矢量恒等式法 171

方法2：？2A的拉氏算子？2直接作用于矢量场A法 173

方法3：？2A=？·（？A）的Laplace算子法 176

C 一般柱面坐标系矢量场Laplace？2A表示式的推导 181

方法1：矢量场A Laplace？2A的矢量恒等式法 181

方法2：？2A的拉氏算子？2直接作用于矢量场A法 185

方法3：？2A=？·（？A）的Laplace算子法 188

附录Ⅱ Bessel函数相关函数和公式证明 202

A Γ（z）函数，ψ（z）和B（p,q）函数 202

1．Gamma函数的定义及其主要性质 202

2．ψ（z）函数的定义及其主要性质 204

3．Beta函数B（p,q）的定义及其主要性质 205

B 几个公式的推导证明 206

1．n整数阶Bessel方程第二个特解Yn（z）的推导 206

2．Bessel函数大宗量渐近展开式的推导 208

3．Bessel函数Jn（z）的正交归一关系式（2.5.28）的证明 212

附录Ⅲ 有关变型Bessel函数公式的推导 215

1．n整数阶第二类变型Bessel函数Kn（z）表示式（3.2.4）的推导 215

2．关系式（3.2.22）和（3.2.25）的证明 217

3．变型Bessel函数朗斯基关系式（3.3.1）和（3.3.2）的证明 218

4．变型Bessel函数大宗量渐近展开式（3.3.15）和（3.3.16）的证明 219

附录Ⅳ 有关球Bessel函数公式的推导 222

1．jn（z）和yn（z）级数展开式（4.2.1）和（4.2.2）的推导 222

2．球Bessel函数的初等函数表示式的推导 224

3．负变量公式（4.7.39）和（4.7.40）的证明 227

4．变型球Bessel与球Bessel函数的关系式（4.7.43）和（4.7.44）的证明 227

附录Ⅴ 有关Legendre函数公式的证明 230

1．Legendre多项式Pn（x）的递推公式（5.3.13）～（5.3.16）的证明 230

2．证明Legendre多项式Pn（x）正交归一关系式（5.3.17） 231

3．证明Pn（x）和Qn（x）的朗斯基关系式（5.5.17） 236

4．证明缔合Legendre多项式（5.7.1） 237

5．证明缔合Legendre多项式对称关系式（5.7.3）和（5.7.4） 238

6．证明Pmn（x）的特殊值（5.7.5）～（5.7.8）式 239

7．证明缔合Legendre多项式Pmn（x）递推公式（5.7.10）～（5.7.14） 242

8．证明P-m'n（x）与Pmn（x）的关系式（5.7.16） 245

9．证明缔合Legendre多项式正交关系式（5.7.17）～（5.7.20） 247

10．证明Qmn（x）特殊值（5.10.3）和（5.10.4）式 255

11．证明Pmn（x）和Qmn（x）的朗斯基关系式（5.10.13） 258

附录Ⅵ 圆柱函数和球函数典型数表 260

表1 第一类Bessel函数Jn（x） 260

表2 第二类Bessel函数Yn（x） 260

表3 Bessel函数Jn（x）和J'n（x）的零点表（按大小顺序排列） 261

表4 Jn（x）Yn（cx）-Jn（cx）Yn（x）的前5个零点 262

表5 变型第一类Bessel函数In（x） 263

表6 第二类变型Bessel函数Kn（x） 263

表7 第一类球Bessel函数jn（x） 264

表8 第一类球Bessel函数yn（x） 264

表9 球Bessel函数jn（x）（n=0.1.2,3）的零点，xm 265

表10 球Bessel函数的导数j'n（x）（n=0,1,2,3）的零点，x'm 265

表11 第一类Riccati-Bessel函数？n（x） 266

表12 第二类Riccati-Bessel函数？n（x） 266

表13 Riccati-Bessel函数？n（x）（n=0,1,2,3）的零点，xm 267

表14 Riccati-Bessel函数的导数？'n（x）（n=0,1,2,3）的零点，x'm 267

表15 第一类变型球Bessel函数in（x） 268

表16 第二类变型球Bessel函数rn（x） 268

表17 第一类Legendre函数Pn（x） 269

表18 第二类Legendre函数Qn（x） 270

表19 第一类缔合Legendre函数Pmn(x） 271

表20 第一类缔合Legendre函数Pmn（x）（续） 272

表21 第二类缔合Legendre函数Qmn（x） 273

表22 第二类缔合Legendre函数Qmn（x）（续） 274

表23 Gauss-Legendre型积分的节点xi和权系数wi 275

表23 Gauss-Legendre型积分的节点xi和权系数wi（续1） 276

表23 Gauss-Legendre型积分的节点xi和权系数wi（续2） 277

附录Ⅶ 光盘中Fortran源程序清单（文件夹VCS） 278

参考书目 279