1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : المعادلات التفاضلية و التكاملية : معادلات تفاضلية : المعادلات التفاضلية الجزئية :

Helmholtz Differential Equation--Circular Cylindrical Coordinates

المؤلف:  Moon, P. and Spencer, D. E

المصدر:  Field Theory Handbook, Including Coordinate Systems, Differential Equations, and Their Solutions, 2nd ed.New York: Springer-Verlag

الجزء والصفحة:  ...

13-7-2018

1942

Helmholtz Differential Equation--Circular Cylindrical Coordinates

 

In cylindrical coordinates, the scale factors are h_r=1h_theta=rh_z=1, so the Laplacian is given by

 

(1)

Attempt separation of variables in the Helmholtz differential equation

 del ^2F+k^2F=0

(2)

by writing

 F(r,theta,z)=R(r)Theta(theta)Z(z),

(3)

then combining (1) and (2) gives

(4)

Now multiply by r^2/(RThetaZ),

(5)

so the equation has been separated. Since the solution must be periodic in theta from the definition of the circular cylindrical coordinate system, the solution to the second part of (5) must have a negative separation constant

(6)

which has a solution

(7)

Plugging (7) back into (5) gives

(8)

and dividing through by r^2 results in

(9)

The solution to the second part of (9) must not be sinusoidal at +/-infty for a physical solution, so the differential equation has a positive separation constant

(10)

and the solution is

(11)

Plugging (11) back into (9) and multiplying through by R yields

(12)

But this is just a modified form of the Bessel differential equation, which has a solution

(13)

where J_n(x) and Y_n(x) are Bessel functions of the first and second kinds, respectively. The general solution is therefore

(14)

In the notation of Morse and Feshbach (1953), the separation functions are f_1(r)=rf_2(theta)=1f_3(z)=1, so the Stäckel determinant is 1.

The Helmholtz differential equation is also separable in the more general case of k^2 of the form

(15)a

 


 

REFERENCES:

Moon, P. and Spencer, D. E. Field Theory Handbook, Including Coordinate Systems, Differential Equations, and Their Solutions, 2nd ed.New York: Springer-Verlag, pp. 15-17, 1988.

Morse, P. M. and Feshbach, H. Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill, pp. 514 and 656-657, 1953.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي