第1章 偏微分方程的由来 1
1.1 什么是偏微分方程? 1
1.2 一阶线性方程 6
1.3 流、振动与扩散 10
1.4 初始条件与边界条件 20
1.5 适定性问题 25
1.6 二阶方程的类型 28
第2章 波与扩散 33
2.1 波动方程 33
2.2 因果律与能量 39
2.3 扩散方程 42
2.4 全直线上的扩散方程 46
2.5 波与扩散的比较 54
第3章 反射与源 57
3.1 半直线上的扩散方程 57
3.2 波的反射 61
3.3 具有源的扩散 67
3.4 具有源的波动 71
3.5 再论扩散 80
第4章 边界值问题 84
4.1 分离变量法与Dirichlet条件 84
4.2 Neumann条件 89
4.3 Robin条件 92
第5章 Fourier级数 104
5.1 Fourier系数 104
5.2 偶函数、奇函数、周期函数与复函数 113
5.3 正交性及广义Fourier级数 118
5.4 完备性 124
5.5 完备性与Gibbs现象 136
5.6 非齐次边界条件 147
第6章 调和函数 152
6.1 Laplace方程 152
6.2 矩形域与立方体 161
6.3 Poisson公式 165
6.4 圆形域、楔形域与圆环域 172
(以下四章 可以按任何顺序学习) 178
第7章 Green公式与Green函数 178
7.1 Green第一公式 178
7.2 Green第二公式 185
7.3 Green函数 188
7.4 半空间与球面 191
第8章 解的计算 199
8.1 机遇与风险 199
8.2 扩散方程的逼近 203
8.3 波动方程的逼近 211
8.4 Laplace方程的逼近 218
8.5 有限元方法 222
第9章 全空间中的波 228
9.1 能量与因果律 228
9.2 时空中的波动方程 234
9.3 射线、奇异性及源 242
9.4 扩散方程与Schr?dinger方程 248
9.5 氢原子 254
第10章 平面与空间中的边界值问题 258
10.1 再论Fourier方法 258
10.2 鼓面的振动 264
10.3 球内的固态振动 270
10.4 结点 278
10.5 Bessel函数 282
10.6 Legendre函数 289
10.7 量子力学中的角动量 294
第11章 广义本征值问题 299
11.1 本征值是势能函数的极小值 299
11.2 本征值的计算 304
11.3 完备性 310
11.4 对称微分算子 314
11.5 完备性与分离变量 318
11.6 本征值的渐近值 322
第12章 分布与变换 331
12.1 分布 331
12.2 再论Green函数 338
12.3 Fourier变换 343
12.4 源函数 349
12.5 Laplace变换 353
第13章 物理学中的偏微分方程问题 358
13.1 电磁学 358
13.2 流体力学与声学 361
13.3 散射 366
13.4 连续谱 370
13.5 基本粒子方程 373
第14章 非线性偏微分方程 380
14.1 激波 380
14.2 孤立子 390
14.3 变分法 397
14.4 分叉理论 401
14.5 水波 406
附录 414
A.1 连续函数与可微函数 414
A.2 函数项无穷级数 418
A.3 微分与积分 420
A.4 微分方程 423
A.5 Gamma函数 425
参考书目 427
部分习题答案与提示 431