Mathematical Handbook – Higher Mathematics – Vygodsky

In this post, we will see the book Mathematical Handbook – Higher Mathematics by M. Vygodsky. We had earlier seen the Mathematical Handbook – Elementary Mathematics by the same author.

About the book

This handbook is a continuation of the Handbook of Elementary Mathematics by the same author and includes material usually studied in mathematics courses of higher educational institutions.
The designation of this handbook is two fold.

Firstly, it is a reference work in which the reader can find definitions (what is a vector product?) and factual information, such as how to find the surface of a solid of revolution or how to expand a function in a trigonometric series, and so on. Definitions, theorems, rules and formulas (accompanied by examples and practical hints) are readily found by reference to the comprehensive index or table of contents.

Secondly, the handbook is intended for systematic reading. It does not take the place of a textbook and so full proofs are only given in exceptional cases. However, it can well serve as material for a first acquaintance with the subject. For this purpose, detailed explanations are given of basic concepts, such as that of a scalar product (Sec. 104), limit (Secs. 203~206), the differential (Secs. 228-235), or infinite series (Secs. 270, 366-370). All rules are abundantly illustrated with examples, which form an integral part of the hand­book (see Secs. 50-62, 134, 149, 264-266, 369, 422, 498, and others). Explanations indicate how to proceed when a rule ceases to be valid; they also point out errors to be avoided (see Secs. 290, 339, 340, 379, and others).

The theorems and rules are also accompanied by a wide range of explanatory material. In some cases, emphasis is placed on bringing out the content of a theorem to facilitate a grasp of the proof. At other times, special examples are illustrated and the reasoning is such as to provide a complete proof of the theorem if applied to the general case (see Secs. 148, 149, 369, 374). Occasionally, the explanation simply refers the reader to the sections on which the proof is based. Material given in small print may be omitted in a first read­ing however, this does not mean it is not important.

Considerable attention has been paid to the historical background of mathematical entities, their origin and development. This very often helps the user to place the subject matter in its proper perspective. Of particular interest in this respect are Secs. 270, 366 together with Secs. 271, 383, 399, and 400, which, it is hoped, will give the reader a clearer understanding of Taylor’s series than is usually obtainable in a formal exposition. Also, biographical information from the lives of mathematicians has been included where deemed advisable.

The book was translated from Russian by George Yankovsky was published in 1987 (fifth reprint)  by Mir Publishers.

You can get the book here.

PS: I am thinking of putting this handbook (along with elementary mathematics one) and the ones on physics by Detlaf/Yavorsky as a dedicated website for ready referencing on the internet. This will also create persistent URLs for particular concepts which can be readily referred to. Ideas on what framework/technology to use are welcome. As of now, I have thought of creating the website in plain html with mathml support, but please do suggest any other framework which might be more suitable for the project.

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Introduction To Elementary Particle Theory – Novozhilov

In this post, we will see the book Introduction To Elementary Particle Theory by Yu. V. Novozhilov.

About the book

The present book is meant as an introduction to such a constructive theory of elementary particles. The author hopes that such a book will be useful as a complement to other texts on elementary particle theory.

The book consists of four parts. The introductory Part I acquaints the reader with the basic description of elementary particles. In Part II questions of relativistic quantum me­chanics and kinematics are set forth; Part III is devoted to the problem of internal symmetry, and Part IV to those new dynamical approaches which are likely to have the greatest influ­ence on the development of theory in the future. Quantum electrodynamics and renormalization are excluded from the present book, as these questions are contained in the standard quantum theory of fields. The author does not give a systematic review of experimental data, but cites only the information essential to illustrate the pattern of phenomena and to connect theory with experiment. The Appendix contains tables of particles, but the reader’s main reference on particle properties should be special annual reviews.

The list of references contains only those works which, in the author’s opinion, are basic. The reader may acquaint himself with a more complete list in books and in reviews referred to here. The plan of the book essentially follows the program of courses on elementary particle theory given in the Physics Faculty of Leningrad University.

The reader must be familiar with nonrelativistic quantum mechanics and classical relativity theory. It would also be very useful to have a preliminary acquaintance with the fundamentals of the Lagrangian formulation of quantum field theory and with Feynman diagrams. A course in elementary particle field theory usually is preceded by a short course on group theory. We thus assume that the basic facts of group theory are known to the reader.

The book was translated from Russian by Jonathan Rosner was published in 1975.

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Contents

Preface ix

Author’s Preface to The English Edition xi

Translator’s Preface xii

Nomenclature xiii

Chapter 1 Elements of Relativistic Quantum Theory 3

§ 1.1 Homogeneity of space-time and the Poincaré group 4
§ 1.2 Quantum Mechanics and Relativity 7
§ 1.3 Basic Quantities 14

Chapter 2 Foundations of Phenomenological Description 24

§ 2.1 Interactions and Internal Symmetry 25
§ 2.2 Symmetry and Particle Classification 29
§ 2.3 Unstable Particles 31

Chapter 3 The Lorentz Group and The Group SL(2,c) 41

§ 3.1 Second-order unimodular matrices and the Lorentz Transformation 41
§ 3.2 Spinors 46
§ 3.3 Irreducible representations and generalized spinor analysis 50
§ 3.4 Direct products of representations and covariant Clebsch-Gordon coefficients 55
§ 3.5 Representation of the unitary group SU_{2}

Chapter 4 The Quantum Mechanical Poincaré Group 60

§ 4.1 Introductory Remarks 60
§ 4.2 Transformation and Momenta. The little group and Wigner operator 62
§ 4.3 Unitary representations. Case m^2 > 0 67
§ 4.4 Spinor functions and quantum fields for m^{2} > 0 73
§ 4.5 Unitary representations in the case m = 0. Equations of motion. 79

Chapter 5 Wave Functions and Equations of Motion for Particles with Arbitrary Spin 90

§ 5.1 Wave functions, bilinear Hermitian forms, and equations of motion 91
§ 5.2 The Dirac Equation 94
§ 5.3 2(2J+1)-component functions of spin 105
§ 5.4 Particles with spin J = 1 107
§ 5.5 Rarita-Schwinger Wave Functions 109
§ 5.6 Bargman-Schwinger Wave Functions 113
§ 5.7 The Duffin-Kemmer Equation 116

Chapter 6 Reflections 118

§ 6.1 Total Reflection 𝜃, or CPT 119
§ 6.2 Operations P, C, and T 129
§ 6.3 Reflections and Interactions. Decay 136
§ 6.4 Summary of Formulae for Reflection Transformation 142

Chapter 7 Scattering Matrix Kinematics 146

§ 7.1 The problem of kinematics 146
§ 7.2 The variables s, t, and u 148
§ 7.3 Cross sections for processes. Unitarity and optical theorem 153
§ 7.4 Helicity amplitudes 158
§ 7.5 Spinor amplitudes (ℳ-functions) and invariant amplitudes 162

Chapter 8 Isospin Symmetry 175

§ 8.1 Isospin multiplets, hypercharge and the group SU_{2} 175
§ 8.2 Isospins and reflections. Antiparticle states. G-parity 179
§ 8.3 Multiparticle states and isospin amplitudes. Decays and relations between reactions 184

Chapter 9 The Group SU_{3} 190

§ 9.1 The Matrices 𝝀_{a} and structure constants 190
§ 9.2 The fundamental representation and quarks. U- and V- spin. 193
§ 9.3 Representations of Group SU_{3} 196

Chapter 10 SU_{3} Symmetry and the Classification of Particles and Resonances 204

§ 10.1 Unitary Representations and Multiplets 204
§ 10.2 Symmetry breaking and mass splitting 212
§ 10.3 Relations between transition amplitudes 215
§ 10.4 The Quark Model 219

Chapter 11 The S-Matrix, Current, And Crossing Symmetry 229

§ 11.1 Interpolating fields, currents, and the reduction formula 229
§ 11.2 Crossing symmetry 235
§ 11.3 Crossing matrices for SU_{2} and SU_{3} 240
§ 11.4 Properties of vertex parts 242

Chapter 12 Analytic Properties of The Scattering Amplitude 247

§ 12.1 Unitarity and absorptive part 247
§ 12.2 Maximal Analyticity 254
§ 12.3 Dispersion Relations 257
§ 12.4 Partial Wave amplitude and fixed energy dispersion relations. The Gribov-Froissart Formular 263
§ 12.5 Analytic properties of form factors. The pion form factor 270

Chapter 13 Asymptotic Behavior of the Scattering Amplitude at High Energies. Regge Poles 277

§ 13.1 Scattering at High Energies (experiment) 277
§ 13.2 Bounds on amplitudes at high energies 281
§ 13.3 The Regge-pole hypothesis and the asymptotic form of the amplitude 286
§ 13.4 Simplest consequences of Regge-pole hypothesis. The diffraction peak and total cross section 294
§ 13.5 Properties of Regge Trajectories 302

Chapter 14 Duality and Veneziano Model 310

§ 14.1 Finite Energy Sum Rules 310
§ 14.2 Duality. Duality diagrams 315
§ 14.3 The Veneziano Model 320
§ 14.4 Some applications of the Veneziano model 323

Chapter 15 Electromagnetic and Weak Currents. Current Algebra 328

§ 15.1 Electromagnetic and weak currents 328
§ 15.2 The Gell-Mann algebra of densities and charges. The groups SU_{2} × SU_{2} and SU_{3} × SU_{3} 336
§ 15.3 Partial Conservation of Axial Current 339
§ 15.4 Renormalization of the axial vector coupling constant 343
§ 15.5 Asymptotic chiral symmetry and spectral sum rules 346
§ 15.6 Violation of CP invariance 351

Appendix 359

References 375

Index 381

 

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Kinetic Theory Of Nonideal Gases And Nonideal Plasmas – Klimontovich

In this post, we will see the book Kinetic Theory Of Nonideal Gases And Nonideal Plasmas by Yu. L. Klimontovich.

About the book

The book consists of three parts. The first part is devoted to the classi­cal kinetic theory of nonideal gases, the second to the classical kinetic theory of fully ionized plasmas, and the third to the quantum kinetic theory of nonideal gases and plasmas. The concluding chapter presents a short account of the kinetic theory of chemically reacting systems and of partially ionized plasmas. This chapter was included in order to indicate some directions of further generalizations of the present results, and to attract attention upon this important and interesting problem.

The main stress is laid here on the fundamental aspects of the theory. Relatively little space is given to the applications. Whenever possible, the reader is directed towards additional literature.

The book was translated from Russian by R. Balescu was published in 1982.

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Contents

Preface ix

Part I Kinetic Theory of Non-Ideal Gases 1

Chapter 1. The Method of Distribution Functions and Method of Moments 5

Chapter 2. The Boltzmann Kinetic Equation for Nonideal Gases 31

Chapter 3. Kinetic Equations for Dense Gases 63

Chapter 4. Kinetic Theory of Fluctuations in Gases 87

Part II Kinetic Theory of Nonideal Fully Ionized Plasmas 107

Chapter 5. The Microscopic Equations for a fully Ionized Plasma and Their Average 111

Chapter 6. Kinetic Equations for the Plasma in the First Moment Approximation. The Vlasov Equation 125

Chapter 7. Kinetic Equations for the Ideal Fully Ionized Plasma 139

Chapter 8. Effect of External Field on the Kinetic Properties of Plasmas 169

Chapter 9. The Spatially Homogenous Nonideal Plasma 199

Chapter 10. The Spatially Inhomogenous Nonideal Plasma 229

Chapter 11. Kinetic Theory of Fluctuations in a Plasma 237

Part III Quantum Kinetic Equations for Nonideal Gases and Nonideal Plasmas 251

Chapter 12. Quantum Kinetic Equations for Nonideal Gases 253

Chapter 13. Quantum Kinetic Equations for Plasmas 267

Chapter 14. Kinetic Equations for Partially Ionized Plasmas and for Chemically Reacting Gases 285

References 305

Index 315

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Analytical Heat Diffusion Theory – Luikov

In this post, we will see the book Analytical Heat Diffusion Theory by A. V. Luikov.

About the book

This work is a revised edition of an earlier book by Academician Luikov which was widely used throughout the Soviet Union and the surrounding socialist countries. The presentation is unique in that it not only treats heat conduction problems by the classical methods such as separation of variables, but, in addition, it emphasizes the advantages of the transform method, particularly in obtaining short time solutions of many transient problems. In such cases, the long time solution may be obtained from the classical approach, and by interpolation, a very good estimate is obtained for intermediate times. The text is also noteworthy in that it covers a wide variety of geometrical shapes and treats boundary conditions of constant surface temperature, and constant surface heat flux, as well as the technically important case of a convective boundary condition.

The level of the book is advanced undergraduate or graduate. In addition to its value as a textbook, the availability of many technically important results in the form of tables and curves should make the book a valuable asset to the practicing engineers.

 

The book was translated from Russian (translator name is not mentioned) and was edited by James Hartnett. The book was published in 1968.

Note: scan quality is not good.

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Contents

Editor’s Preface v

Introduction xiii

Chapter 1. Physical Fundamentals of Meat Transfer 1

1.1 Temperature Field 1
1.2 The Fundamental Fourier Heat Conduction Law 3
1.3 Heat Distribution in the High Rate Processes 9
1.4 Heat Distribution Equation in Liquid and Gas Mixtures 12
1.5 Differential Heat Conduction Equation 15
1.6 Hyperbolic Heat Conduction Equation 20
1.7. A System of Differential Heat and Mass Transfer Equations 22
1.8 End Conditions 24
1.9 Methods for Calculating the Heat Flow 31

Chapter 2. Theory of Generalized Variables 35

Introduction 35
2.1 Dimensionless Quantities 36
2.2 Operational Calculus and Similarity Theory 44

Chapter 3. Basic Methods for Solution of Boundary Value Problems 48

3.1 Analysis of a Differential Equation for Heat Conduction 48
3.2 Solution of the Equation by Classical Methods 50
3.3 Integral Transform Methods 57
3.4 Methods of Numerical Solution of Heat Conduction Problems 67

Chapter 4 Nonstationary Temperature Field without Heat Sources: Boundary Condition of the First Kind 81

41 Infinite Body 82
42 Semi-Infinite Body 85
43 Infinite Plate 97
44 Sphere (Symmetrical Problem) 119
45 Infinite Cylinder 131
46 Infinite Hollow Cylinder 148
4.7 Parallelepiped 160
4.8 Finite Cylinder 164
4.9 Heating Problems 166

Chapter 5. Boundary Condition of the Second Kind 167

5.1 Semi-infinite Body 168
5.2 Infinite Plate 172
5.3 Sphere (Symmetrical Problem) 182
5.4 Infinite Cylinder 190
5.5 Hollow Infinite Cylinder 197

Chapter 6. Boundary Condition of the Third Kind 201

6.1 Semi-Infinite Body 203
6.2 Semi-Infinite Rod without Thermal Insulation of Its Surface 208
6.3 Infinite Plate 214
6.4 Finite Rod without Thermal Insulation of Its Lateral Surface 240
6.5 Sphere (Symmetrical Problem) 247
6.6 Infinite Cylinder 265
6.7 Infinite Hollow Cylinder 281
6.8 Finite Cylinder 283
6.9 Finite Plate 286
6.10 Analysis of the Generalized Solution 288
6.11 Estimation of Approximation 295

Chapter 7. Temperature Fields without Heat Sources with Variable Temperature of the Surrounding Medium 300

7.1 Infinite Plate. Ambient Temperature as a Linear Function of Time 300
7.2. Sphere. Ament Temperature 2s a Linear Function of Time 306
7.3. Infinite Cylinder. Ambient Temperature as a Linear Function of Time 310
7.4 Infinite Plate, Sphere, and Cylinder, Ambient Temperature as an Ex
potential Function of Time 314
7.5  Heating of Moot Nodes (afinite Plate, Sphere, and Infinite Cylinder) 317
7.6 Thermal Wases, lutinite Plate, Semi-infinite Body, Sphere, and Infinite Cylinder, Ambient Temperature as a Simple Harmonic Function of Time 325
7.7 Semi-infinite Body, Ambient Temperature as a Function of Time 342
7.8 Generalized Solution, Dubamel’s Theorem 344
7.9 Hollow Cylinder 348
7.10 Parallelepiped, Ambient Temperature as a Linear Function of Time 350

Chapter 8. Temperature field with Continuous Heat Sources 351

8.1 Semi-infinite Body 351
8.2 Infinte Plate 356
8.3 Sphere (Symmetrical Problem) 365
8.4 Infinite Cylinder 371

Chapter 9. Temperature Field with Pulse-Type Heat Sources 377

Introduction 377
9.1 Semi-infinite Body 381
9.2 Infinite Plate 384
9.3 Sphere (Symmetrical Problem) 388
9.4 Infinite Cylinder 391
9.8 Regular Thermal Regime 394

Chapter 10. Boundary Conditions of the Fourth Kind 399

10.1 System of Two Bodies (Two Semi-Infinite Rods) 401
10.2 System of Two Bodies (Finite and Semi-infinite Rods) 406
10.3 System of Two Bodies (Two Infinite Plates) 411
10.4 System af Two Spherical Bodies {Sphere inside Sphere) 417
10.5. System of Two Cylindrical Bodies 420
10.6 Infinite Plate 422
10.7 Sphere (Symmetrical Problem) 428
10.8 Infinite Cylinder 431
10.9 Heat Transfer between a Body and a Liquid Flow 434
10.10 Symmetrical System of Bodies Consisting of Three Infinite Plates 440

Chapter 11. Temperature Field of Body with Changing State of Aggregation 443

11.1 Freezing of Wet Ground 443
11.2 Approximate Solutions of Problems af Solidification of a Semi-Infinite Body, an Infinite Plate, a Sphere, and an Infinite Cylinder 451
11.3 Metal Solidification with the Heat Conduction Coefficient and Heat Capacity as Functions of Temperature 456

Chapter 12. Two-Dimensional Temperature Field: Particular Problems 460

12.1 Semi-Infinite Plate 460
12.2 Two-Dimensional Plate 463
12.3 Semi-Infinite Cylinder 465
12.4 Heat Transfer in Cylindrical Regions 467

Chapter 13 Heat Conduction with Variable Transfer Coefficients 478

13.1 Semi-lnfinite Body, Heat Conductivity, and Heat Capacity as Power
Functions of Coordinates 479
13.2 Finite Plate Thermal Conductivity as an Exponential Function of the Coordinate 479
13.3 Nonstationary Temperature Fields in Nonlinear Temperature Processes 486
13.4 Boundary-Value Problems for the Heat Conduction Equation with the Coefficients Dependent upon the Coordinate 506

Chapter 14. Fundamentals of the Integral Transforms 520

14.1 Definitions 523
14.2 Laplace Transformation Properties 526
14.3 Method of Solution for Simplest Differential Equations 532
14.4 Other Properties of the Laplace Transformation 535
14.5 Solution of the Linear Differential Equation with Constant Coefficients by Operational Methods 543
14.6 Expansion Theorems 544
14.7 Solution of Some Differential Equations with Variable Coefficients 552
14.8 Integral Transformations and Operational Methods 555
14.9 Inversion of the Transform 560
14.40 Integral Fourier and Hankel Transforms 568
14.15 Finite Integral Fourier and Hankel Transforms 575
14.12 Kernels of Finite Integral Transforms 583

Chapter 15. Elements of the Theory of Analytic Functions and Its
Applications 589

15.1 Analytic Functions 589
15.2 Contour Integration of Complex Variable Functions 591
15.3 Representation of Analytic Functions by Series 596
15.4 Classification of Analytic Functions by Their Singularities. The Concept of Analytical Continuation 602
15.5 Residue Theory and Its Application to Calculating Integrals and Summing Up Series 607
15.6 Some Analytical Properties of Laplace Transforms and Asymptotic Estimates 624

Appendix 1. Some Reference Formulas 649
Appendix 2. The Uniqueness Theorem 656
Appendix 3. Differential Heat Conduction Equation in Various Coordinate Systems 658
Appendix 4. Main Rules and Theorems of the Laplace Transformation 660
Appendix 5. Transforms of Some Functions 662
Appendix 6. Values of Functions i^{n} erfc x 669

REFERENCES 672

Autor Index 679

Subject Index 682

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Differential and Integral Calculus (Volumes 1 & 2) – Piskunov

In this post, we will see the much awaited two volume set Differential and Integral Calculus by N. Piskunov.

 

About the book

Text book by the late professor Nikolai Piskunov DSs (Physics and Maths) is devoted to the most important divisions of higher mathematics. This edition revised and last published in two volumes

The first volume dealing with the following topics: Number, Variable, Function, Limit, Continuity of a Function, Derivative and Differential, Certain Theorems on Differentiable Functions, The Curvature of a Curve, Complex Numbers, Polynomials, Functions of Several Variables, Applications of Differential Calculus to Solid Geometry, The Indefinite Integral, The Definite Integral, Mechanical Applications of the Definite Integral.

The second volume dealing with the following topics: Differential Equations, Multiple Integrals, Line and Surface Integrals, Series, Fourier Series, The Equations of Mathematical Physics, Operational Calculus and Certain of its Applications, Elements of the Theory of Probability and Mathematical Statistics, Matrices.

There are numerous examples and problems in each section of the course many of them demonstrate the ties between mathematics and other senses making the book useful for self study is a textbook for higher technical schools that has gone through several editions in Russian and also has been translated into French and Spanish and Portuguese.

The books were translated from the Russian by George Yankovsky and published by Mir in 2 volume format in 1981 as Fourth reprint. We have earlier seen the one volume version.

Many thanks to Ranjan G. for donating the two volume set for scanning (I only had the one volume version) and @hawakajhonka for making them available.

Credits to original uploaders the French, Spanish and Portuguese versions.

English Version

Volume 1 here

Volume 2 here

Versión en Español

Volume 1 here

Volume 2 here

Version Française

Volume 1 here

Volume 2 here

Versão em Português

Volume 1 here

Volume 2 here

Contents 

Volume 1

CHAPTER I. NUMBER. VARIABLE. FUNCTION

1.1 Real numbers. Real numbers as points on a number scale 11
1.2 The absolute value of a real number 12
1.3. Variables and constants 14
1.4 The range of a variable 14
1.5 Ordered variables. Increasing and decreasing variables. Bounded Variables 16
1.6 Function 16
1.7 Ways of representing functions 18
1.8 Basic elementary functions. Elementary functions 20
1.9 Algebraic functions 24
1.10 Polar coordinate system 26

Exercises on Chapter 27

CHAPTER 2. LIMIT. CONTINUITY OF A FUNCTION

2.1 The limit of a variable. An infinitely large variable 29
2.2 The limit of a function 31
2.3 A function that approaches infinity. Bounded functions 35
2.4 Infinitesimals and their basic properties 39
2.5 Basic theorems on limits 42
2.6 The limit of the function sin x / x as x → 0 46
2.0. The number e 47
2.8 Natural logarithms 51
2.9 Continuity of functions 53
2.10 Certain properties of continuous functions 57
2.11 Comparing infinitesimals 59

Exercises on Chapter 2 61

CHAPTER 3. DERIVATIVE AND DIFFERENTIAL

3.1 Velocity of motion 65
3.2 The definition of a derivative 67
3.3 Geometric meaning of the derivative 69
3.4 Differentiability of functions 70
3.5 The derivative of the function y=x^{n}, n a positive integer 74
3.6 Derivatives of the functions y = sin x, y = cos x 75
3.7 Derivatives of: a constant, the product of a constant by a function, a sum, a product, and a quotient 75
3.8 The derivative of a logarithmic function 80
3.9 The derivative of a composite function 81
3.10 Derivatives of the functions y = tan x, y = cot x, y = ln |x| 83
3.11 An Implicit function and its differentiation 85
3.12 Derivatives of a power function for an arbitrary real exponent, of general exponential function, and of a composite exponential function 87
3.13 An inverse function and its differentiation 89
3.14 Inverse trigonometric functions and their differentiation 92
3.15 Basic differentiation formulas 96
3.16 Parametric representation of a function 98
3.17 The equations of some curves in parametric form 99
3.18 The derivative of a function represented parametrically 102
3.19 Hyperbolic functions 104
3.20 The differential. 107
3.21 The geometric meaning of the differential 111
3.22 Derivatives of different orders 112
3.23 Differentials of different orders 114
3.24 Derivatives (of various orders) of implicit functions and of functions represented parametrically 116
3.25 The mechanical meaning of the second derivative 118
3.26 The equations of a tangent and of a normal. The lengths of a subtangent and a subnormal 119
3.27 The geometric meaning of the derivative of the radius vector with respect to the polar angle 122

Exercises on Chapter 3


CHAPTER 4. SOME THEOREMS ON DIFFERENTIABLE FUNCTIONS

4.1 A theorem on the roots of a derivative (Rolle’s theorem) 133
4.2 The mean-value theorem (Lagrange’s theorem) 135
4.3 The generalized mean-value theorem (Cauchy’s theorem) 136
4.4 The limit of a ratio of two infinitesimals (evaluating indeterminate forms of the type 0/0 137
4.5 The limit of a ratio of two infinitely large quantities(evaluating indeterminate forms of the type ∞/∞) 140
4.6 Taylor’s formula 145
4.7 Expansion of the functions e^{x}, sin x, and cos x in a Taylor series 149

Exercises on Chapter 4 152


CHAPTER 5. INVESTIGATING THE BEHAVIOUR OF FUNCTIONS

5.1Statement of the problem 155
5.2 Increase and decrease of a function 156
5.3 Maxima and minima of functions 157
5.4 Testing a differentiable function for maximum and minimum with a first derivative 164
5.5 Testing a function for maximum and minimum with a second derivative 166
5.6 Maximum and minimum of a function on an interval 170
5.7 Applying the theory of maxima and minima of functions to the solution of problems 171
5.8 Testing a function for maximum and minimum by means of Taylor’s formula 173
5.9 Convexity and concavity of a curve. Points of inflection 175
5.10 Asymptotes 182
5.11 General plan for investigating functions and constructing graphs 186
5.12 Investigating curves represented parametrically 190

Exercises on Chapter 5 194


CHAPTER 6. THE CURVATURE OF A CURVE

6.1 Arc length and its derivative 200
6.2 Curvature 202
6.3 Calculation of curvature 204
6.4 Calculating the curvature of a curve represented parametrically 207
6.5 Calculating the curvature of a curve given by an equation in polar Coordinates 207
6.6 The radius and circle of curvature. The centre of curvature. Evolute and involute 208
6.7 The properties of an evolute 213
6.8 Approximating the real roots of an equation 216

Exercises on Chapter 6 221

CHAPTER 7. COMPLEX NUMBERS. POLYNOMIALS

7.1 Complex numbers. Basic definitions 224
7.2 Basic operations on complex numbers 226
7.3 Powers and roots of complex numbers 229
7.4 Exponential function with complex exponent and its properties 231
7.5 Euler’s formula. The exponential form of a complex number 234
7.6 Factoring a polynomial 235
7.7 The multiple roots of a polynomial 238
7.8 Factoring a polynomial in the case of complex roots 240
7.9 Interpolation. Lagrange’s interpolation formula 241
7.10 Newton’s interpolation formula 243
7.11 Numerical differentiation 245
7.12 On the best approximation of functions by polynomials. Chebyshev’s theory 246

Exercises on Chapter 7 247


CHAPTER 8. FUNCTIONS OF SEVERAL VARIABLES

8.1 Definition of a function of several variables 249
8.2 Geometric representation of a function of two variables 252
8.3 Partial and total increment of a function 253
8.4 Continuity of a function of several variables 254
8.5 Partial derivatives of a function of several variables 257
8.6 A geometric interpretation of the partial derivatives of a function of two variables 259
8.7 Total increment and total differential 260
8.8 Approximation by total differentials 263
8.9 Use of a differential to estimate errors in calculations 264
8.10 The derivative of a composite function. The total derivative. The total differential of a composite function 267
8.11 The derivative of a function defined implicitly 270
8.12 Partial derivatives of higher orders 273
8.13 Level surfaces 277
8.14 Directional derivative 278
8.15 Gradient 281
8.16 Taylor’s formula for a function of two variables 284
8.17 Maximum and minimum of a function of several variables 286
8.18 Maximum and minimum of a function of several variables related by given equations (conditional maxima and minima) 293
8.19 Obtaining a function on the basis of experimental data by the method of least squares 298
8.20 Singular points of a curve 302

Exercises on Chapter 8 307


CHAPTER 9. APPLICATIONS OF DIFFERENTIAL CALCULUS TO SOLID GEOMETRY


9.1 The equations of a curve in space 311
9.2 The limit and derivative of the vector function of a scalar argument. The equation of a tangent to a curve. The equation of a normal plane 314
9.3 Rules for differentiating vectors (vector functions) 320
9.4 The first and second derivatives of a vector with respect to arc length. The curvature of a curve. The principal normal. The velocity and acceleration of a point in curvilinear motion 322
9.5 Osculating plane. Binormal. Torsion 330
9.6 The tangent plane and the normal to a surface 335

Exercises on Chapter 9 338


CHAPTER 10. THE INDEFINITE INTEGRAL

10.1 Antiderivative and the indefinite integral 341
10.2 Table of integrals 343
10.3 Some properties of the indefinite integral 345
10.4 Integration by substitution (change of variable) 347
10.5 Integrals of some functions containing a quadratic trinomial 350
10.6 Integration by parts 352
10.7 Rational fractions. Partial rational fractions and their integration 356
10.8 Decomposition of a rational fraction into partial fractions 359
10.9 Integration of rational fractions 363
10.10 Integrals of irrational functions 366
10.11 Integrals of the form ∫R(x,√(ax^2+bx+c)) dx 367
10.12 Integration of certain classes of trigonometric functions 370
10.13 Integration of certain irrational functions by means of trigonometric substitutions 375
10.14 On functions whose integrals cannot be expressed in terms of elementary functions 377

Exercises on Chapter 10 378


CHAPTER 11. THE DEFINITE INTEGRAL


11.1 Statement of the problem. Lower and upper sums 387
11.2 The definite integral. Proof of the existence of a definite integral 389
11.3 Basic properties of the definite integral 399
11.4 Evaluating a definite integral. The Newton-Leibniz formula 402
11.5 Change of variable in the definite integral 407
11.6 Integration by parts 408
11.7 Improper integrals 411
11.8 Approximating definite integrals 419
11.9 Chebyshev’s formula 424
11.10 Integrals dependent on a parameter. The gamma function 429
11.11 Integration of a complex function of a real variable 433

Exercises on Chapter 11 433


CHAPTER 12. GEOMETRIC AND MECHANICAL APPLICATIONS OF THE DEFINITE INTEGRAL

12.1 Computing areas in rectangular coordinates 437
12.2 The area of a curvilinear sector in polar coordinates 440
12.3 The arc length of a curve 441
12.4 Computing the volume of a solid from the areas of parallel sections (volumes by slicing) 447
12.5 The volume of a solid of revolution 449
12.6 The surface of a solid of revolution 450
12.7 Computing work by the definite integral 452
12.8 Coordinates of the centre of gravity 453
12.9 Computing the moment of inertia of a line, a circle, and a cylinder by means of a definite integral 456

Exercises on Chapter 12 458

Index 465

Volume 2

CHAPTER 1 DIFFERENTIAL EQUATIONS


1.1 Statement of the problem. The equation of motion of a body with resistance of the medium proportional to the velocity. The equation
of a catenary 11
1.2 Definitions 14
1.3 First-order differential equations (general notions) 15
1.4 Equations with separated and separable variables. The problem of disintegration of radium 20
1.5 Homogeneous first-order equations 24
1.6 Equations reducible to homogeneous equations 26
1.7 First-order linear equations 29
1.8 Bernoulli’s equation 32
1.9 Exact differential equations 34
1.10 Integrating factor 37
1.11 The envelope of a family of curves 39
1.12 Singular solutions of a first-order differential equation 45
1.13 Clairaut’s equation 46
1.14 Lagrange’s equation 48
1.15 Orthogonal, and isogonal trajectories 50
1.16 Higher-order differential equations (fundamentals) 55
1.17 An equation of the form y^{(n)} = f ( x ) 56
1.18 Some types of second-order differential equations reducible to first-order equations. Escape-velocity problem 59
1.19 Graphical method of integrating second-order differential equations 66
1.20 Homogeneous linear equations. Definitions and general properties 68
1.21 Second-order homogeneous linear equations with constant coefficients 75
1.22 Homogeneous linear equations of the nth order with constant coeffi­cients 80
1.23 Nonhomogeneous second-order linear equations 82
1.24 Nonhomogeneous second-order linear equations with constant coeffi­cients 86
1.25 Higher-order nonhomogeneous linear equations 93
1.26 The differential equation of mechanical vibrations 97
1.27 Free oscillations 98
1.28 Forced oscillations 102
1.29 Systems of ordinary differential equations 106
1.30 Systems of linear differential equations with constant coefficients 111
1.31 On Lyapunov’s theory of stability 117
1.32 Euler’s method of approximate solution of first-order differential equations 133
1.33 A difference method for approximate solution of differential equa­tions based on Taylor’s formula. Adams method 142
1.34 An approximate method for integrating systems of first-order differential equations 146

Exercises on Chapter 1 146

CHAPTER 2 MULTIPLE INTEGRALS

2.1 Double integrais 158
2.2 Calculating double integrais 161
2.3 Calculating double integrals (continued) 166
2.4 Calculating areas and volumes by means of double integrals 172
2.5 The double integral in polar coordinates 175
2.6 Change of variables in a double integral(general case) 182
2.7 Computing the area of a surface 187
2.8 The density distribution of matter and the double integral 190
2.9 The moment of inertia of the area of a plane figure 191
2.10 The coordinates of the centre of gravity of the area of a plane figure 196
2.11 Triple integrais 197
2.12 Evaluating a triple integral 198
2.13 Change of variables in a triple integral 204
2.14 The moment of inertia and the coordinates of the centre of gravity of a solid 207
2.15 Computing integrais dependent on a parameter 209
Exercises on Chapter 2 211


CHAPTER 3 LINE INTEGRALS AND SURFACE INTEGRALS

3.1 Line integrals 216
3.2 Evaluating a line integral 219
3.3 Green’s formula 225
3.4 Conditions for a line integral to be independent of the path of inte­gration 227
3.5 Surface integrals 232
3.6 Evaluating surface integrals 234
3.7 Stokes* formula 236
3.8 Ostrogradsky’s formula 241
3.9 The Hamiltonian operator and some applications 244

Exercises on Chapter 3

CHAPTER 4 SERIES

4.1 Series. Sum of a series 253
4.2 Necessary condition for convergence of a series 256
4.3 Comparing series with positive terms 258
4.4 D’Alembert’s test 260
4.5 Cauchy’s test 264
4.6 The integral test for convergence of a series 266
4.7 Alternating series. Leibniz theorem 269
4.8 Plus-and-minus series. Absolute and conditional convergence 271
4.9 Functional series 274
4.10 Decimated series 275
4.11 The continuity of the sum of a series 277
4.12 Integration and differentiation of series 280
4.13 Power series. Interval of convergence 283
4.14 Differentiation of power series 288
4.15 Series in powers of x – a 289
4.16 Taylor’s series and Maclaurin’s series 290
4.17 Series expansion of functions 292
4.18 Euler’s formula 294
4.19 The binomial series 295
4.20 Expansion of the function ln( 1 + x ) in a power series. Computing logarithms 297
4.21 Series evaluation of definite integrals 299
4.22 Integrating differential equations by means of series 301
4.23 Bessel’s equation 303
4.24 Series with complex terms 308
4.25 Power series in a complex variable 309
4.26 The solution of first-order differential equations by the method of successive approximations (method of iteration) 312
4.27 Proof of the existence of a solution of a differential equation. Error estimation in approximate solutions 313
4.28 The uniqueness theorem of the solution of a differential equation 318

Exercises on Chapter 4 319

CHAPTER 5 FOURIER SERIES

5.1 Definition. Statement of the problem 327
5.2 Expansions of functions in Fourier series 331
5.3 A remark on the expansion of a periodic function in a Fourier series 336
5.4 Fourier series for even and odd functions 338
5.5 The Fourier series for a function with period 339
5.6 On the expansion of a nonperiodic function in aFourier series 341
5.7 Mean approximation of a given function by a trigonometric poly­nomial 343
5.8 The Dirichlet integral 348
5.9 The convergence of a Fourier series at a given point 351
5.10 Certain sufficient conditions for the convergence of a Fourier series 352
5.11 Practical harmonic analysis 355 5.12 The Fourier series in complex form 356
5.13 Fourier integral 358
5.14 The Fourier integral in complex form 362
5.15 Fourier series expansion with respect to an orthogonal System of functions 364
5.16 The concept of a linear function space. Expansion of functions in Fourier series compared with decomposition of vectors 367

Exercises on Chapter 5 371

CHAPTER 6 EQUATIONS OF MATHEMATICAL PHYSICS

6.1 Basic types of equations of mathematical physics 374
6.2 Deriving the equation of the vibrating string. Formulating the boundary-value problem. Deriving equations of electric oscillations in
wires 375
6.3 Solution of the equation of the vibrating string by the method of separation of variables (the Fourier method ) 378
6.4 The equation of heat conduction in a rod. Formulation of the boundary-value problem 382
6.5 Heat transfer in space 384
6.6 Solution of the first boundary-value problem for the heat-conduction equation by the method of finite differences 387
6.7 Heat transfer in an unbounded rod 389
6.8 Problems that reduce to investigating solutions of the Laplace equa­tion. Stating boundary-value problems 394
6.9 The Laplace equation in cylindrical coordinates. Solution of the Di­richlet problem for an annulus with constant values of the desired function on the inner and outer circumferences 399
6.10 The solution of Dirichlet’s problem for a circle 401
6.11 Solution of the Dirichlet problem by the method of finite differences 405

Exercises on Chapter 6 407


CHAPTER 7 OPERATIONAL CALCULAIS AND CERTAIN OF ITS APPLICATIONS

7.1 The original function and its transform 411
7.2 Transforms of the functions 𝜎_{0}(t). sin t, cos t 413
7.3 The transform of a function with changed scale of the independent variable. Transforms of the functions sin at, cos at 414
7.4 The linearity property of a transform 415
7.5 The shift theorem 416
7.6 Transforms of the functions e^{-𝛼t}, sinh 𝛼t, cosh 𝛼t, e^{-𝛼t} sin 𝛼t, e^{-𝛼t} cos 𝛼t 416
7.7 Differentiation of transforms 417
7.8 The transforms of derivatives 419
7.9 Table of transforms 420
7.10 An auxiliary equation for a given differential equation 422
7.11 Decomposition theorem 426
7.12 Examples of solutions of differential equations and Systems of diffe­rential equations by the operational method 428
7.13 The convolution theorem 429
7.14 The differential equations of mechanical vibrations. The differential equations of electric-circuit theory 432
7.15 Solution of the differential equation of oscillations 433
7.16 Investigating free oscillations 435
7.17 Investigating mechanical and electrical oscillations in the case of a periodic external force 435
7.18 Solving the oscillation equation in the case of resonance 437
7.19 The delay theorem 439
7.20 The delta function and its transform 440

Exercises on Chapter 7 443


CHAPTER 8 ELEMENTS OF THE THEORY OF PROBABILITY AND MATHEMATICAL STATISTICS

8.1 Random event. Relative frequency of a random event. The probability of an event. The subject of probability theory 445
8.2 The classical definition of probability and the calculation of proba­bilites 447
8.3 The addition of probabilites. Complementary random events 449
8.4 Multiplication of probabilites of independent e v e n t s 452
8.5 Dependent events. Conditional probability. Total probability 454
8.6 Probability of causes. Bayes’s formula 457
8.7 A discrète random variable. The distribution law of a discrète ran­dom variable 460
8.8 Relative frequency and the probability of relative frequency in repeated trials 462
8.9 The mathematical expectation of a discrète random variable 466
8.10 Variance. Root-mean-square (standard) deviation. Moments 471
8.11 Functions of random variables 474
8.12 Continuous random variable. Probability density function of a continuous random variable. The probability of the random variable falling in a specified interval 475
8.13 The distribution function. Law of uniform distribution 479
8.14 Numerical characteristics of a continuous random variable 482
8.15 Normal distribution. The expectation of a normal distribution 485
8.16 Variance and standard deviation of a normally distributed random variable 487
817 The probability of a value of the random variable falling in a given interval. The Laplace function. Normal distribution function 488
8.18 Probable error 493
8.19 Expressing the normal distribution in terms of the probable error. The reduced Laplace function 494
8.20 The three-sigma rule. Error distribution 496
8.21 Mean arithmetic error 497
8.22 Modulus of precision. Relationships between the characteristics of the distribution of errors 498
8.23 Two-dimensional random variables 499
8.24 Normal distribution in the plane 502
8.25 The probability of a two-dimensional random variable falling in a rectangle with sides parallel to the principal axes of dispersion
under the normal distribution law 504
8.26 The probability of a two-dimensional random variable falling in the ellipse of dispersion 506
8.27 Problems of mathematical statistics. Statistical data 507
8.28 Statistical series. Histogram 508
8.29 Determining a suitable value of a measured quantity 511
8.30 Determining the parameters of a distribution law. Lyapunov’s theorem. Laplace’s theorem 512

Exercises on Chapter 8 516

CHAPTER 9 MATRICES

9.1 Linear transformations. Matrix notation 519
9.2 General definitions involving matrices 522
9.3 Inverse transformation 524
9.4 Operations on matrices. Addition of matrices 526
9.5 Transforming a vector into another vector by means of a matrix 529
9.6 Inverse matrix 531
9.7 Matrix inversion 532
9.8 Matrix notation for Systems of linear equations and solutions of systems of linear equations 534
9.9 Solving Systems of linear equations by the matrix method 535
9.10 Orthogonal mappings. Orthogonal matrices 537
9.11 The eigenvector of a linear transformation 540
9.12 The matrix of a linear transformation under which the base vectors
are eigenvectors 543
9.13 Transforming the matrix of a linear transformation when changing
the basis 544
9.14 Quadratic forms and their transformation 547
9.15 The rank of a matrix. The existence of solutions of a system of linear equations 549
9.16 Differentiation and integration of matrices 550
9.17 Matrix notation for Systems of differential equations and solutions
of Systems of differential equations with constant coefficients 552
9.18 Matrix notation for a linear equation of order n 557
9.19 Solving a System of linear differential equations with variable co­efficients by the method of successive approximations using matrix
notation 558

Exercises on Chapter 9 563

Appendix 565
Index 567

 

 

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Calcul Differéntiel Et Intégral – Tome 1,2 – Piskounov (Piskunov) (Française)

À propos du livre

Le manuel du regretté professeur Nikolai Piskuonov DSc (Physique et Mathématiques) est consacré aux divisions les plus importantes des mathématiques supérieures. Cette édition révisée et publiée pour la dernière fois en deux volumes

Le premier volume traite des sujets suivants: Nombre, Variable, Fonction, Limite, Continuité d’une Fonction, Dérivée et Différentielle, Certains Théorèmes sur les Fonctions Différentiables, La Courbure d’une Courbe, Nombres Complexes, Polynômes, Fonctions de Plusieurs Variables, Applications du Calcul Différentiel à la Géométrie Solide, L’Intégrale Indéfinie, L’Intégrale Définie, Applications Mécaniques de l’Intégrale Définie.

Le deuxième volume traite des sujets suivants: Équations Différentielles, Intégrales Multiples, Intégrales Linéaires et de Surface, Séries, Séries de Fourier, Équations de la Physique Mathématique, Calcul Opérationnel et Certaines de ses Applications, Éléments de la Théorie des Probabilités et Statistiques Mathématiques, Matrices.

Il y a de nombreux exemples et problèmes dans chaque section du cours, beaucoup d’entre eux démontrent les liens entre les mathématiques et les autres sens, ce qui rend le livre utile pour l’auto-apprentissage est un manuel pour les écoles techniques supérieures qui a subi plusieurs éditions en russe et a également été traduit en Anglais, Français, Espagnol et Portugais.

 

Les livres ont été traduits du russe par G Der-Megreditchian et E Gloukhiany publiés par Mir en format 2 volumes en 1972.

(J’utilise la traduction automatique pour le post, toutes mes excuses pour les erreurs.)

Crédits aux téléchargeurs originaux.

 

Version Française

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Contenu

Tome 1

CHAPITRE I. NOMBRE. VARIABLE. FONCTION

1.1 Nombres réels. Nombres réels sous forme de points sur une échelle de nombres 11
1.2 La valeur absolue d’un nombre réel 12
1.3. Variables et constantes 14
1.4 La portée d’une variable 14
1.5 Variables ordonnées. Variables croissantes et décroissantes. Variables bornées 16
1.6 Fonction 16
1.7 Modes de représentation des fonctions 18
1.8 Fonctions élémentaires de base. Fonctions élémentaires 20
1.9 Fonctions algébriques 24
1.10 Système de coordonnées polaires 26

Exercices sur le chapitre 27

CHAPITRE 2. LIMITE. CONTINUITÉ D’UNE FONCTION

2.1 La limite d’une variable. Une variable infiniment grande 29
2.2 La limite d’une fonction 31
2.3 Une fonction qui s’approche de l’infini. Fonctions bornées 35
2.4 Infinitésimaux et leurs propriétés de base 39
2.5 Théorèmes de base sur les limites 42
2.6 La limite de la fonction sin x / x comme x → 0 46
2.0. Le nombre e 47
2.8 Logarithmes naturels 51
2.9 Continuité des fonctions 53
2.10 Certaines propriétés des fonctions continues 57
2.11 Comparaison des infinitésimaux 59

Exercices sur le chapitre 2 61

CHAPITRE 3. DÉRIVÉS ET DIFFÉRENTIELS

3.1 Vitesse du mouvement 65
3.2 La définition d’une dérivée 67
3.3 Signification géométrique de la dérivée 69
3.4 Différentiabilité des fonctions 70
3.5 La dérivée de la fonction y=x^{n}, n un entier positif 74
3.6 Dérivées des fonctions y = sin x, y = cos x 75
3.7 Dérivées de: une constante, le produit d’une constante par une fonction, une somme, un produit et un quotient 75
3.8 La dérivée d’une fonction logarithmique 80
3.9 La dérivée d’une fonction composite 81
3.10 Dérivées des fonctions y = tan x, y = cot x, y = ln |x / 83
3.11 Une fonction implicite et sa différenciation 85
3.12 Dérivées d’une fonction de puissance pour un exposant réel arbitraire, d’une fonction exponentielle générale et d’une fonction exponentielle composite 87
3.13 Une fonction inverse et sa différenciation 89
3.14 Fonctions trigonométriques inverses et leur différenciation 92
3.15 Formules de différenciation de base 96
3.16 Représentation paramétrique d’une fonction 98
3.17 Les équations de certaines courbes sous forme paramétrique 99
3.18 La dérivée d’une fonction représentée paramétriquement 102
3.19 Fonctions hyperboliques 104
3.20 Le différentiel. 107
3.21 La signification géométrique du différentiel 111
3.22 Dérivés d’ordres différents 112
3.23 Différentiels d’ordres différents 114
3.24 Dérivées (d’ordres divers) de fonctions implicites et de fonctions représentées paramétriquement 116
3.25 La signification mécanique de la dérivée seconde 118
3.26 Les équations d’une tangente et d’une normale. Les longueurs d’une sous-tangente et d’une sous-normale 119
3.27 La signification géométrique de la dérivée du vecteur rayon par rapport à l’angle polaire 122

Exercices sur le chapitre 3

CHAPITRE 4. QUELQUES THÉORÈMES SUR LES FONCTIONS DIFFÉRENTIABLES

4.1 Un théorème sur les racines d’une dérivée (théorème de Rolle) 133
4.2 Le théorème de la valeur moyenne (théorème de Lagrange) 135
4.3 Le théorème de la valeur moyenne généralisée (théorème de Cauchy) 136
4.4 La limite d’un rapport de deux infinitésimaux (évaluation des formes indéterminées du type 0/0 137
4.5 La limite d’un rapport de deux quantités infiniment grandes(évaluation des formes indéterminées du type∞/∞) 140
4.6 Formule 145 de Taylor
4.7 Expansion des fonctions e^{x}, sin x et cos x dans une série de Taylor 149

Exercices sur le chapitre 4 152

CHAPITRE 5. ÉTUDIER LE COMPORTEMENT DES FONCTIONS

5.1 Exposé du problème 155
5.2 Augmentation et diminution d’une fonction 156
5.3 Maxima et minima des fonctions 157
5.4 Tester une fonction différentiable pour le maximum et le minimum avec une dérivée première 164
5.5 Tester une fonction pour le maximum et le minimum avec une dérivée seconde 166
5.6 Maximum et minimum d’une fonction sur un intervalle 170
5.7 Application de la théorie des maxima et minima des fonctions à la solution des problèmes 171
5.8 Tester une fonction pour le maximum et le minimum au moyen de la formule de Taylor 173
5.9 Convexité et concavité d’une courbe. Points d’inflexion 175
5.10 Asymptotes 182
5.11 Plan général pour l’étude des fonctions et la construction de graphiques 186
5.12 Étudier les courbes représentées paramétriquement 190

Exercices sur le chapitre 5 194

CHAPITRE 6. LA COURBURE D’UNE COURBE

6.1 Longueur de l’arc et sa dérivée 200
6.2 Courbure 202
6.3 Calcul de la courbure 204
6.4 Calcul de la courbure d’une courbe représentée paramétriquement 207
6.5 Calcul de la courbure d’une courbe donnée par une équation de coordonnées polaires 207
6.6 Le rayon et le cercle de courbure. Le centre de courbure. Evolute et involute 208
6.7 Les propriétés d’un evolute 213
6.8 Approximation des racines réelles d’une équation 216

Exercices sur le chapitre 6 221

CHAPITRE 7. NOMBRES COMPLEXES. POLYNÔME

7.1 Nombres complexes. Définitions de base 224
7.2 Opérations de base sur les nombres complexes 226
7.3 Puissances et racines des nombres complexes 229
7.4 Fonction exponentielle avec exposant complexe et ses propriétés 231
7.5 Formule d’Euler. La forme exponentielle d’un nombre complexe 234
7.6 Factorisation d’un polynôme 235
7.7 Les racines multiples d’un polynôme 238
7.8 Factorisation d’un polynôme dans le cas de racines complexes 240
7.9 Interpolation. Formule d’interpolation de Lagrange 241
7.10 Formule d’interpolation de Newton 243
7.11 Différenciation numérique 245
7.12 Sur la meilleure approximation des fonctions par des polynômes. Théorie de Tchebychev 246

Exercices sur le chapitre 7 247

CHAPITRE 8. FONCTIONS DE PLUSIEURS VARIABLES

8.1 Définition d’une fonction de plusieurs variables 249
8.2 Représentation géométrique d’une fonction de deux variables 252
8.3 Incrément partiel et total d’une fonction 253
8.4 Continuité d’une fonction de plusieurs variables 254
8.5 Dérivées partielles d’une fonction de plusieurs variables 257
8.6 Une interprétation géométrique des dérivées partielles d’une fonction de deux variables 259
8.7 Incrément total et différentiel total 260
8.8 Approximation par écarts totaux 263
8.9 Utilisation d’un différentiel pour estimer les erreurs de calcul 264
8.10 La dérivée d’une fonction composite. La dérivée totale. Le différentiel total d’une fonction composite 267
8.11 La dérivée d’une fonction définie implicitement 270
8.12 Dérivés partiels d’ordres supérieurs 273
8.13 Surfaces de niveau 277
8.14 Dérivée directionnelle 278
8.15 Gradient 281
8.16 Formule de Taylor pour une fonction de deux variables 284
8.17 Maximum et minimum d’une fonction de plusieurs variables 286
8.18 Maximum et minimum d’une fonction de plusieurs variables liées par des équations données (maxima et minima conditionnels) 293
8.19 Obtention d’une fonction à partir de données expérimentales par la méthode des moindres carrés 298
8.20 Points singuliers d’une courbe 302

Exercices sur le chapitre 8 307

CHAPITRE 9. APPLICATIONS DU CALCUL DIFFÉRENTIEL À LA GÉOMÉTRIE SOLIDE

9.1 Les équations d’une courbe dans l’espace 311
9.2 La limite et la dérivée de la fonction vectorielle d’un argument scalaire. L’équation d’une tangente à une courbe. L’équation d’un plan normal 314
9.3 Règles de différenciation des vecteurs (fonctions vectorielles) 320
9.4 Les dérivées première et seconde d’un vecteur par rapport à la longueur de l’arc. La courbure d’une courbe. La principale normale. La vitesse et l’accélération d’un point en mouvement curviligne 322
9.5 Plan d’osculation. Binormal. Torsion 330
9.6 Le plan tangent et la normale à une surface 335

Exercices sur le chapitre 9 338

CHAPITRE 10. L’INTÉGRALE INDÉFINIE

10.1 L’antidérivatif et l’intégrale indéfinie 341
10.2 Tableau des intégrales 343
10.3 Quelques propriétés de l’intégrale indéfinie 345
10.4 Intégration par substitution (changement de variable) 347
10.5 Intégrales de certaines fonctions contenant un trinôme quadratique 350
10.6 Intégration par parties 352
10.7 Fractions rationnelles. Fractions rationnelles partielles et leur intégration 356
10.8 Décomposition d’une fraction rationnelle en fractions partielles 359
10.9 Intégration des fractions rationnelles 363
10.10 Intégrales de fonctions irrationnelles 366
10.11 Intégrales de la forme ∫R(x,√(ax^2+bx+c)) dx 367
10.12 Intégration de certaines classes de fonctions trigonométriques 370
10.13 Intégration de certaines fonctions irrationnelles au moyen de substitutions trigonométriques 375
10.14 Sur les fonctions dont les intégrales ne peuvent être exprimées en termes de fonctions élémentaires 377

Exercices sur le chapitre 10 378

CHAPITRE 11. L’INTÉGRALE DÉFINIE

11.1 Exposé du problème. Sommes inférieures et supérieures 387
11.2 L’intégrale définie. Preuve de l’existence d’une intégrale définie 389
11.3 Propriétés de base de l’intégrale définie 399
11.4 Évaluation d’une intégrale définie. La formule de Newton-Leibniz 402
11.5 Changement de variable dans l’intégrale définie 407
11.6 Intégration par parties 408
11.7 Intégrales incorrectes 411
11.8 Approximation des intégrales définies 419
11.9 La formule de Tchebychev 424
11.10 Intégrales dépendant d’un paramètre. La fonction gamma 429
11.11 Intégration d’une fonction complexe d’une variable réelle 433

Exercices sur le chapitre 11 433

CHAPITRE 12. APPLICATIONS GÉOMÉTRIQUES ET MÉCANIQUES DE L’INTÉGRALE DÉFINIE

12.1 Zones de calcul en coordonnées rectangulaires 437
12.2 L’aire d’un secteur curviligne en coordonnées polaires 440
12.3 La longueur d’arc d’une courbe 441
12.4 Calcul du volume d’un solide à partir des aires de sections parallèles (volumes par découpage) 447
12.5 Le volume d’un solide de révolution 449
12.6 La surface d’un solide de révolution 450
12.7 Travail de calcul par l’intégrale définie 452
12.8 Coordonnées du centre de gravité 453
12.9 Calcul du moment d’inertie d’une ligne, d’un cercle et d’un cylindre au moyen d’une intégrale définie 456

Exercices sur le chapitre 12 458

Indice 465

Tome 2

CHAPITRE 1 ÉQUATIONS DIFFÉRENTIELLES

1.1 Exposé du problème. L’équation du mouvement d’un corps avec une résistance du milieu proportionnelle à la vitesse. Équation
d’une caténaire 11
1.2 Définitions 14
1.3 Équations différentielles du premier ordre (notions générales) 15
1.4 Équations avec des variables séparées et séparables. Le problème de la désintégration du radium 20
1.5 Équations homogènes du premier ordre 24
1.6 Équations réductibles en équations homogènes 26
1.7 Équations linéaires du premier ordre 29
1.8 Équation de Bernoulli 32
1.9 Équations différentielles exactes 34
1.10 Facteur d’intégration 37
1.11 L’enveloppe d’une famille de courbes 39
1.12 Solutions singulières d’une équation différentielle du premier ordre 45
1.13 Équation de Clairaut 46
1.14 Équation de Lagrange 48
1.15 Trajectoires orthogonales et isogonales 50
1.16 Équations différentielles d’ordre supérieur (principes fondamentaux) 55
1.17 Une équation de la forme y^{(n)} = f (x ) 56
1.18 Certains types d’équations différentielles du second ordre réductibles aux équations du premier ordre. Problème de vitesse d’échappement 59
1.19 Méthode graphique d’intégration d’équations différentielles du second ordre 66
1.20 Équations linéaires homogènes. Définitions et propriétés générales 68
1.21 Équations linéaires homogènes du second ordre à coefficients constants 75
1.22 Équations linéaires homogènes d’ordre n à coefficients constants 80
1.23 Équations linéaires non homogènes du second ordre 82
1.24 Équations linéaires non homogènes du second ordre à coefficients constants 86
1.25 Équations linéaires non homogènes d’ordre supérieur 93
1.26 L’équation différentielle des vibrations mécaniques 97
1.27 Oscillations libres 98
1.28 Oscillations forcées 102
1.29 Systèmes d’équations différentielles ordinaires 106
1.30 Systèmes d’équations différentielles linéaires à coefficients constants 111
1.31 Sur la théorie de la stabilité de Lyapunov 117
1.32 Méthode d’Euler de la solution approximative des équations différentielles du premier ordre 133
1.33 Une méthode de différence pour la solution approximative d’équations différentielles basée sur la formule de Taylor. Méthode Adams 142
1.34 Une méthode approximative d’intégration de systèmes d’équations différentielles du premier ordre 146

Exercices sur le chapitre 1 146

CHAPITRE 2 INTÉGRALES MULTIPLES

2.1 Doubles intégraux 158
2.2 Calcul des doubles intégraux 161
2.3 Calcul des intégrales doubles (suite) 166
2.4 Calcul des surfaces et des volumes au moyen d’intégrales doubles 172
2.5 La double intégrale en coordonnées polaires 175
2.6 Changement de variables dans une intégrale double (cas général) 182
2.7 Calcul de l’aire d’une surface 187
2.8 La distribution de densité de la matière et la double intégrale 190
2.9 Le moment d’inertie de l’aire d’un plan figure 191
2.10 Les coordonnées du centre de gravité de l’aire d’un plan figure 196
2.11 Triple intégraux 197
2.12 Évaluation d’une triple intégrale 198
2.13 Changement de variables dans une intégrale triple 204
2.14 Le moment d’inertie et les coordonnées du centre de gravité d’un solide 207
2.15 Calcul d’intégraux dépendant d’un paramètre 209
Exercices sur le chapitre 2 211

CHAPITRE 3 INTÉGRALES DE LIGNE ET INTÉGRALES DE SURFACE

3.1 Intégrales de ligne 216
3.2 Évaluation d’une intégrale de ligne 219
3.3 Formule 225 de Green
3.4 Conditions pour qu’une intégrale de ligne soit indépendante du chemin d’intégration 227
3.5 Intégrales de surface 232
3.6 Évaluation des intégrales de surface 234
3.7 Stokes* formule 236
3.8 Formule 241 d’Ostrogradsky
3.9 L’opérateur hamiltonien et certaines applications 244

Exercices sur le chapitre 3

SÉRIE DU CHAPITRE 4

Série 4.1. Somme d’une série 253
4.2 Condition nécessaire à la convergence d’une série 256
4.3 Comparaison de séries avec des termes positifs 258
4.4 Le test D’Alembert 260
4.5 Test de Cauchy 264
4.6 Le test intégral de convergence d’une série 266
4.7 Séries alternées. Théorème de Leibniz 269
4.8 Séries plus et moins. Convergence absolue et conditionnelle 271
4.9 Série fonctionnelle 274
4.10 Série décimée 275
4.11 La continuité de la somme d’une série 277
4.12 Intégration et différenciation de la série 280
4.13 Série de puissance. Intervalle de convergence 283
4.14 Différenciation des séries de puissance 288
4.15 Série en puissances de x-a 289
4.16 Série de Taylor et série de Maclaurin 290
4.17 Série expansion des fonctions 292
4.18 Formule d’Euler 294
4.19 La série binomiale 295
4.20 Expansion de la fonction ln (1 + x ) dans une série de puissance. Logarithmes de calcul 297
4.21 Évaluation en série des intégrales définies 299
4.22 Intégration d’équations différentielles au moyen de la série 301
4.23 Équation de Bessel 303
4.24 Séries avec des termes complexes 308
4.25 Série de puissance dans une variable complexe 309
4.26 La solution des équations différentielles du premier ordre par la méthode des approximations successives (méthode d’itération) 312
4.27 Preuve de l’existence d’une solution d’une équation différentielle. Estimation des erreurs dans les solutions approximatives 313
4.28 Le théorème d’unicité de la solution d’une équation différentielle 318

Exercices sur le chapitre 4 319

CHAPITRE 5 SÉRIE DE FOURIER

5.1 Définition. Énoncé du problème 327
5.2 Expansions de fonctions dans la série de Fourier 331
5.3 Une remarque sur l’expansion d’une fonction périodique dans une série de Fourier 336
5.4 Séries de Fourier pour les fonctions paires et impaires 338
5.5 La série de Fourier pour une fonction de période 339
5.6 Sur l’expansion d’une fonction non périodique dans la série aFourier 341
5.7 Approximation moyenne d’une fonction donnée par un polynôme trigonométrique 343
5.8 L’intégrale de Dirichlet 348
5.9 La convergence d’une série de Fourier en un point donné 351
5.10 Certaines conditions suffisantes pour la convergence d’une série de Fourier 352
5.11 Analyse harmonique pratique 355 5.12 La série de Fourier sous forme complexe 356
5.13 Intégrale de Fourier 358
5.14 L’intégrale de Fourier sous forme complexe 362
5.15 Expansion de la série de Fourier par rapport à un système orthogonal de fonctions 364
5.16 Le concept d’un espace fonctionnel linéaire. Expansion des fonctions en séries de Fourier par rapport à la décomposition des vecteurs 367

Exercices sur le chapitre 5 371

CHAPITRE 6 ÉQUATIONS DE LA PHYSIQUE MATHÉMATIQUE

6.1 Types d’équations de base de la physique mathématique 374
6.2 Dériver l’équation de la corde vibrante. Formulation du problème de la valeur limite. Dériver des équations d’oscillations électriques dans
fils 375
6.3 Solution de l’équation de la corde vibrante par la méthode de séparation des variables (la méthode de Fourier ) 378
6.4 L’équation de la conduction thermique dans une tige. Formulation du problème de la valeur limite 382
6.5 Transfert de chaleur dans l’espace 384
6.6 Solution du premier problème de valeur limite pour l’équation de conduction thermique par la méthode des différences finies 387
6.7 Transfert de chaleur dans une tige non bornée 389
6.8 Problèmes qui se réduisent à l’étude des solutions de l’équation de Laplace. Énoncer des problèmes de valeur limite 394
6.9 L’équation de Laplace en coordonnées cylindriques. Solution du problème de Dirichlet pour un anneau à valeurs constantes de la fonction désirée sur les circonférences intérieure et extérieure 399
6.10 La solution du problème de Dirichlet pour un cercle 401
6.11 Solution du problème de Dirichlet par la méthode des différences finies 405

Exercices sur le chapitre 6 407

CHAPITRE 7 CALCULAIS OPÉRATIONNEL ET CERTAINES DE SES APPLICATIONS

7.1 La fonction d’origine et sa transformation 411
7.2 Transformations des fonctions 𝜎_{0} (t). sin t, cos t 413
7.3 La transformée d’une fonction à échelle modifiée de la variable indépendante. Transformations des fonctions sin at, cos at 414
7.4 La propriété de linéarité d’une transformée 415
7.5 Le théorème de décalage 416
7.6 Transforme des fonctions e^{-𝛼t}, sinh 𝛼t, cosh 𝛼t, e^{-𝛼t} péché 𝛼t, e^{-𝛼t} cos 𝛼t 416
7.7 Différenciation des transformations 417
7.8 Les transformées des dérivés 419
7.9 Tableau des transformations 420
7.10 Une équation auxiliaire pour une équation différentielle donnée 422
7.11 Théorème de décomposition 426
7.12 Exemples de solutions d’équations différentielles et de systèmes d’équations différentielles par la méthode opérationnelle 428
7.13 Le théorème de convolution 429
7.14 Les équations différentielles des vibrations mécaniques. Les équations différentielles de la théorie des circuits électriques 432
7.15 Solution de l’équation différentielle des oscillations 433
7.16 Enquête sur les oscillations libres 435
7.17 Étude des oscillations mécaniques et électriques dans le cas d’une force externe périodique 435
7.18 Résolution de l’équation d’oscillation dans le cas de la résonance 437
7.19 Le théorème du retard 439
7.20 La fonction delta et sa transformée 440

Exercices sur le chapitre 7 443

CHAPITRE 8 ÉLÉMENTS DE LA THÉORIE DES PROBABILITÉS ET DES STATISTIQUES MATHÉMATIQUES

8.1 Événement aléatoire. Fréquence relative d’un événement aléatoire. La probabilité d’un événement. Le sujet de la théorie des probabilités 445
8.2 La définition classique de la probabilité et le calcul des probabilités 447
8.3 L’ajout de probabilités. Événements aléatoires complémentaires 449
8.4 Multiplication des probabilités de e v e n t s indépendant 452
8.5 Événements dépendants. Probabilité conditionnelle. Probabilité totale 454
8.6 Probabilité des causes. Formule 457 de Bayes
8.7 Une variable aléatoire discrète. La loi de distribution d’une variable aléatoire discrète 460
8.8 Fréquence relative et probabilité de fréquence relative dans les essais répétés 462
8.9 L’espérance mathématique d’une variable aléatoire discrète 466
8.10 Écart. Écart racine-moyenne-carrée (standard). Moments 471
8.11 Fonctions des variables aléatoires 474
8.12 Variable aléatoire continue. Fonction de densité de probabilité d’une variable aléatoire continue. La probabilité que la variable aléatoire tombe dans un intervalle spécifié 475
8.13 La fonction de distribution. Loi de répartition uniforme 479
8.14 Caractéristiques numériques d’une variable aléatoire continue 482
8.15 Distribution normale. L’attente d’une distribution normale 485
8.16 Variance et écart-type d’une variable aléatoire normalement distribuée 487
817 La probabilité qu’une valeur de la variable aléatoire tombe dans un intervalle donné. La fonction Laplace. Fonction de distribution normale 488
8.18 Erreur probable 493
8.19 Exprimer la distribution normale en termes d’erreur probable. La fonction Laplace réduite 494
8.20 La règle des trois sigmas. Distribution des erreurs 496
8.21 Erreur arithmétique moyenne 497
8.22 Module de précision. Relations entre les caractéristiques de la distribution des erreurs 498
8.23 Variables aléatoires bidimensionnelles 499
8.24 Distribution normale dans le plan 502
8.25 La probabilité qu’une variable aléatoire bidimensionnelle tombe dans un rectangle de côtés parallèles aux axes principaux de dispersion
en vertu de la loi de distribution normale 504
8.26 La probabilité qu’une variable aléatoire bidimensionnelle tombe dans l’ellipse de dispersion 506
8.27 Problèmes de statistiques mathématiques. Données statistiques 507
8.28 Séries statistiques. Histogramme 508
8.29 Détermination d’une valeur appropriée d’une grandeur mesurée 511
8.30 Détermination des paramètres d’une loi de distribution. Théorème de Lyapunov. Théorème de Laplace 512

Exercices sur le chapitre 8 516

CHAPITRE 9 MATRICES

9.1 Transformations linéaires. Notation matricielle 519
9.2 Définitions générales des matrices 522
9.3 Transformation inverse 524
9.4 Opérations sur matrices. Addition de matrices 526
9.5 Transformation d’un vecteur en un autre vecteur au moyen d’une matrice 529
9.6 Matrice inverse 531
9.7 Inversion de matrice 532
9.8 Notation matricielle pour les systèmes d’équations linéaires et les solutions des systèmes d’équations linéaires 534
9.9 Résolution de systèmes d’équations linéaires par la méthode matricielle 535
9.10 Mappages orthogonaux. Matrices orthogonales 537
9.11 Le vecteur propre d’une transformation linéaire 540
9.12 La matrice d’une transformation linéaire sous laquelle les vecteurs de base
sont des vecteurs propres 543
9.13 Transformation de la matrice d’une transformation linéaire lors d’un changement
la base 544
9.14 Formes quadratiques et leur transformation 547
9.15 Le rang d’une matrice. L’existence de solutions d’un système d’équations linéaires 549
9.16 Différenciation et intégration des matrices 550
9.17 Notation matricielle pour les systèmes d’équations différentielles et de solutions
des systèmes d’équations différentielles à coefficients constants 552
9.18 Notation matricielle pour une équation linéaire d’ordre n 557
9.19 Résoudre un système d’équations différentielles linéaires à coefficients variables par la méthode des approximations successives à l’aide d’une matrice
notation 558

Exercices sur le chapitre 9 563

Annexe 565
Indice 567

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Cálculo Diferencial E Integral – Volume 1, 2 – Piskounov (Piskunov) (Português)

Neste post, veremos os tão esperados dois conjuntos de Volume diferencial e Cálculo Integral de N. Piskunov.

 

 

Sobre o livro

Livro de texto do falecido professor Nikolai Piskunov DSs (física e Matemática) é dedicado às divisões mais importantes da matemática superior. Esta edição revisada e publicada pela última vez em dois volumes

O primeiro volume trata dos seguintes tópicos: número, variável, Função, limite, continuidade de uma função, derivada e diferencial, certos teoremas sobre funções diferenciáveis, a curvatura de uma curva, Números Complexos, polinômios, funções de várias variáveis, aplicações de Cálculo Diferencial para geometria sólida, a Integral indefinida, a Integral definida, aplicações mecânicas da Integral Definida.

O segundo volume trata dos seguintes tópicos: Equações Diferenciais, Integrais múltiplas, integrais de linha e superfície, Séries, Séries de Fourier, equações da Física Matemática, Cálculo operacional e certas de suas aplicações, elementos da teoria da probabilidade e Estatística Matemática, matrizes.

Existem inúmeros exemplos e problemas em cada seção do curso muitos deles demonstram os laços entre matemática e outros sentidos, tornando o livro útil para o auto-estudo é um livro didático para escolas técnicas superiores que passou por várias edições em russo e também foi traduzido para francês e espanhol e português.

O livro foi traduzido do russo por Antonio Eduardo Pereira Teixeira e Maria Jose Pereira Teixeira. Os livros foram publicados pela Edições Lopes da Silva em 1997.

(Desculpas por quaisquer erros, estou usando a tradução automática.)

Todos os créditos para uploaders originais.

Versão em Português

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Versión en Español

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Conteudo

Volume 1

Capítulo I. número. VARIAVEL. FUNCAO

1.1 números reais. Números reais como pontos em uma escala numérica 11
1.2 O valor absoluto de um número real 12
1.3. Variáveis e constantes 14
1.4 o intervalo de uma variável 14
1.5 variáveis ordenadas. Variáveis crescentes e decrescentes. Variáveis Delimitadas 16
1.6 função 16
1.7 formas de representar funções 18
1.8 funções elementares básicas. Funções elementares 20
1.9 funções algébricas 24
1.10 sistema de coordenadas polares 26

Exercícios sobre o Capítulo 27

Capítulo 2. LIMITAR. CONTINUIDADE DE UMA FUNÇÃO

2.1 o limite de uma variável. Uma variável infinitamente grande 29
2.2 o limite de uma função 31
2.3 uma função que se aproxima do infinito. Funções limitadas 35
2.4 infinitesimais e suas propriedades básicas 39
2.5 teoremas básicos sobre limites 42
2.6 o limite da função sin x / x as x → 0 46
2.0. O número e 47
2.8 logaritmos naturais 51
2.9 continuidade das funções 53
2.10 certas propriedades de funções contínuas 57
2.11 comparando infinitesimais 59

Exercícios no Capítulo 2 61

Capítulo 3. DERIVADA E DIFERENCIAL

3.1 velocidade do movimento 65
3.2 A definição de uma derivada 67
3.3 significado geométrico da derivada 69
3.4 Diferenciabilidade das funções 70
3.5 a derivada da função y = x^{n}, n um número inteiro positivo 74
3.6 derivados das funções y = sin x, y = cos x 75
3.7 derivados de: uma constante, o produto de uma constante por uma função, uma soma, um produto e um quociente 75
3.8 a derivada de uma função logarítmica 80
3.9 a derivada de uma função composta 81
3.10 derivados das funções y = tan x, y = cot x , y = ln / x / 83
3.11 uma função implícita e sua diferenciação 85
3.12 derivadas de uma função de potência para um expoente real arbitrário, de função exponencial geral e de uma função exponencial composta 87
3.13 uma função inversa e sua diferenciação 89
3.14 funções trigonométricas inversas e sua diferenciação 92
3.15 fórmulas básicas de diferenciação 96
3.16 representação paramétrica de uma função 98
3.17 as equações de algumas curvas na forma paramétrica 99
3.18 a derivada de uma função representada parametricamente 102
3.19 funções hiperbólicas 104
3.20 o diferencial. 107
3.21 o significado geométrico do diferencial 111
3.22 derivados de ordens diferentes 112
3.23 diferenciais de ordens diferentes 114
3.24 derivados (de várias ordens) de funções implícitas e de funções representadas parametricamente 116
3.25 o significado mecânico da segunda derivada 118
3.26 as equações de uma tangente e de um normal. Os comprimentos de um subtangente e um subnormal 119
3.27 o significado geométrico da derivada do vetor de raio em relação ao ângulo polar 122

Exercícios sobre o Capítulo 3

Capítulo 4. ALGUNS TEOREMAS SOBRE FUNÇÕES DIFERENCIÁVEIS

4.1 um teorema sobre as raízes de uma derivada (teorema de Rolle) 133
4.2 o teorema do valor médio (teorema de Lagrange) 135
4.3 o teorema do valor médio generalizado (teorema de Cauchy) 136
4.4 o limite de uma razão de dois infinitesimais (avaliando formas indeterminadas do tipo 0/0 137
4.5 o limite de uma razão de duas quantidades infinitamente grandes (avaliando formas indeterminadas do tipo ∞/∞) 140
4.6 fórmula 145 de Taylor
4.7 expansão das funções e^{x}, sin x e cos x em uma série de Taylor 149

Exercícios sobre o Capítulo 4 152

Capítulo 5. INVESTIGAR O COMPORTAMENTO DAS FUNÇÕES

5.1 declaração do problema 155
5.2 aumento e diminuição de uma função 156
5.3 máximos e mínimos de funções 157
5.4 testando uma função diferenciável para máximo e mínimo com uma primeira derivada 164
5.5 testar uma função para o máximo e mínimo com uma segunda derivada 166
5.6 máximo e mínimo de uma função em um intervalo 170
5.7 aplicando a teoria dos máximos e mínimos de funções à solução de problemas 171
5.8 testar uma função para o máximo e o mínimo por meio da Fórmula 173 de Taylor
5.9 convexidade e concavidade de uma curva. Pontos de inflexão 175
5.10 assíntotas 182
5.11 plano geral para investigar funções e construir gráficos 186
5.12 investigando curvas representadas parametricamente 190

Exercícios sobre o Capítulo 5 194

Capítulo 6. A CURVATURA DE UMA CURVA

6.1 Comprimento Do Arco e sua derivada 200
6.2 curvatura 202
6.3 cálculo da curvatura 204
6.4 calcular a curvatura de uma curva representada parametricamente 207
6.5 Calculando a curvatura de uma curva dada por uma equação nas coordenadas polares 207
6.6 o raio e o círculo de curvatura. O centro da curvatura. Evolução e involução 208
6.7 as propriedades de um evolute 213
6.8 aproximando as raízes reais de uma equação 216

Exercícios sobre o Capítulo 6 221

Capítulo 7. NÚMEROS COMPLEXOS. POLINOMIO

7.1 números complexos. Definições básicas 224
7.2 operações básicas em números complexos 226
7.3 poderes e raízes de números complexos 229
7.4 função exponencial com expoente complexo e suas propriedades 231
7.5 fórmula de Euler. A forma exponencial de um número complexo 234
7.6 fatoração de um polinômio 235
7.7 as múltiplas raízes de um polinômio 238
7.8 fatoração de um polinômio no caso de raízes complexas 240
7.9 interpolação. Fórmula de interpolação de Lagrange 241
7.10 fórmula de interpolação de Newton 243
7.11 diferenciação numérica 245
7.12 sobre a melhor aproximação de funções por polinômios. Teoria de Chebyshev 246

Exercícios sobre o Capítulo 7 247

Capítulo 8. FUNÇÕES DE VÁRIAS VARIÁVEIS

8.1 definição de uma função de várias variáveis 249
8.2 representação geométrica de uma função de duas variáveis 252
8.3 incremento parcial e total de uma função 253
8.4 continuidade de uma função de várias variáveis 254
8.5 Derivadas Parciais de uma função de várias variáveis 257
8.6 uma interpretação geométrica das derivadas parciais de uma função de duas variáveis 259
8.7 incremento Total e diferencial total 260
8.8 Aproximação por diferenciais totais 263
8.9 utilização de um diferencial para estimar erros nos cálculos 264
8.10 a derivada de uma função composta. A derivada total. O diferencial total de uma função composta 267
8.11 a derivada de uma função definida implicitamente 270
8.12 derivativos parciais de ordens superiores 273
8.13 superfícies niveladas 277
8.14 derivada direcional 278
8.15 gradiente 281
8.16 fórmula de Taylor para uma função de duas variáveis 284
8.17 máximo e mínimo de uma função de várias variáveis 286
8.18 máximo e mínimo de uma função de várias variáveis relacionadas por equações dadas (máximos e mínimos condicionais) 293
8.19 obtenção de uma função com base em dados experimentais pelo método dos Mínimos Quadrados 298
8.20 pontos singulares de uma curva 302

Exercícios no Capítulo 8 307

Capítulo 9. APLICAÇÕES DO CÁLCULO DIFERENCIAL À GEOMETRIA SÓLIDA

9.1 as equações de uma curva no espaço 311
9.2 o limite e a derivada da função vetorial de um argumento escalar. A equação de uma tangente a uma curva. A equação de um plano normal 314
9.3 regras para diferenciar vetores (funções vetoriais) 320
9.4 a primeira e a segunda derivadas de um vetor em relação ao comprimento do arco. A curvatura de uma curva. O principal normal. A velocidade e aceleração de um ponto em movimento curvilíneo 322
9.5 avião Osculante. Binormal. Torção 330
9.6 o plano tangente e o normal a uma superfície 335

Exercícios sobre o Capítulo 9 338

Capítulo 10. PRIMITIVO

10.1 antiderivativo e a integral indefinida 341
10.2 tabela de integrais 343
10.3 algumas propriedades da integral indefinida 345
10.4 integração por substituição (mudança de variável) 347
10.5 integrais de algumas funções contendo um trinômio quadrático 350
10.6 integração por partes 352
10.7 frações Racionais. Frações racionais parciais e sua integração 356
10.8 decomposição de uma fração racional em frações parciais 359
10.9 integração de frações racionais 363
10.10 integrais de funções irracionais 366
10.11 integrais da forma ∫r(x,√(ax^2+bx+c)) dx 367
10.12 integração de certas classes de funções trigonométricas 370
10.13 integração de certas funções irracionais por meio de substituições trigonométricas 375
10.14 sobre funções cujas integrais não podem ser expressas em termos de funções elementares 377

Exercícios no Capítulo 10 378

Capítulo 11. A INTEGRAL DEFINIDA

11.1 declaração do problema. Somas inferiores e superiores 387
11.2 a integral definida. Prova da existência de uma integral definida 389
11.3 propriedades básicas da integral definida 399
11.4 avaliação de uma integral definida. A fórmula Newton-Leibniz 402
11.5 mudança de variável na integral definida 407
11.6 integração por partes 408
11.7 integrais impróprias 411
11.8 aproximando integrais definidas 419
11.9 fórmula 424 de Chebyshev
11.10 integrais dependentes de um parâmetro. A função gama 429
11.11 integração de uma função complexa de uma variável real 433

Exercícios sobre o Capítulo 11 433

Capítulo 12. APLICAÇÕES GEOMÉTRICAS E MECÂNICAS DA INTEGRAL DEFINIDA

12.1 áreas de computação em coordenadas retangulares 437
12.2 a área de um setor Curvilíneo nas coordenadas polares 440
12.3 o comprimento do arco de uma curva 441
12.4 computando o volume de um sólido das áreas de seções paralelas (volumes por corte) 447
12.5 o volume de um sólido de revolução 449
12.6 a superfície de um sólido de revolução 450
12.7 trabalho de Computação pela integral definida 452
12.8 coordenadas do centro de gravidade 453
12.9 computando o momento de inércia de uma linha, um círculo e um cilindro por meio de uma integral definida 456

Exercícios sobre o Capítulo 12 458

Índice 465

Volume 2

CAPÍTULO 1 EQUAÇÕES DIFERENCIAIS

1.1 declaração do problema. A equação de movimento de um corpo com resistência do meio proporcional à velocidade. Equacao
de uma catenária 11
1.2 definições 14
1.3 equações diferenciais de primeira ordem (noções gerais) 15
1.4 equações com variáveis separadas e separáveis. O problema da desintegração do rádio 20
1.5 equações homogêneas de primeira ordem 24
1.6 equações redutíveis a equações homogêneas 26
1.7 equações lineares de primeira ordem 29
1.8 equação de Bernoulli 32
1.9 equações diferenciais exatas 34
1.10 Fator de integração 37
1.11 o envelope de uma família de curvas 39
1.12 soluções singulares de uma equação diferencial de primeira ordem 45
1.13 equação de Clairaut 46
1.14 equação de Lagrange 48
1.15 trajetórias ortogonais e isogonais 50
1.16 equações diferenciais de ordem superior (fundamentos) 55
1.17 uma equação da forma y^{(n)} = f (x) 56
1.18 alguns tipos de equações diferenciais de segunda ordem redutíveis a equações de primeira ordem. Problema de velocidade de Escape 59
1.19 método gráfico de integração de equações diferenciais de Segunda Ordem 66
1.20 equações lineares homogêneas. Definições e propriedades gerais 68
1.21 equações lineares homogêneas de segunda ordem com coeficientes constantes 75
1.22 equações lineares homogêneas da enésima ordem com coeficientes constantes 80
1.23 equações lineares de segunda ordem não homogêneas 82
1.24 equações lineares de segunda ordem não homogêneas com coeficientes constantes 86
1.25 equações lineares não homogêneas de ordem superior 93
1.26 a equação diferencial das vibrações mecânicas 97
1.27 oscilações livres 98
1.28 oscilações forçadas 102
1.29 Sistemas de equações diferenciais ordinárias 106
1.30 Sistemas de equações diferenciais lineares com coeficientes constantes 111
1.31 sobre a teoria da estabilidade de Lyapunov 117
1.32 método de Euler de solução aproximada de equações diferenciais de primeira ordem 133
1.33 um método de diferença para solução aproximada de equações diferenciais com base na fórmula de Taylor. Método Adams 142
1.34 um método aproximado para integrar sistemas de equações diferenciais de primeira ordem 146

Exercícios sobre o Capítulo 1 146

CAPÍTULO 2 INTEGRAIS MÚLTIPLAS

2.1 integrais duplos 158
2.2 cálculo de integrais duplos 161
2.3 cálculo de integrais duplas (continuação) 166
2.4 cálculo de áreas e volumes por meio de integrais duplas 172
2.5 a integral dupla nas coordenadas polares 175
2.6 mudança de variáveis em uma integral dupla (caso geral) 182
2.7 computando a área de uma superfície 187
2.8 a distribuição de densidade da matéria e a integral dupla 190
2.9 o momento de inércia da área de um plano figura 191
2.10 as coordenadas do centro de gravidade da área de um plano figura 196
2.11 integrais triplos 197
2.12 avaliando uma integral tripla 198
2.13 mudança de variáveis em uma integral tripla 204
2.14 o momento de inércia e as coordenadas do centro de gravidade de um sólido 207
2.15 Computação integrada dependente de um parâmetro 209
Exercícios sobre o Capítulo 2 211

CAPÍTULO 3 INTEGRAIS DE LINHA E INTEGRAIS DE SUPERFÍCIE

3.1 integrais de linha 216
3.2 avaliação de uma linha integral 219
3.3 fórmula 225 de Green
3.4 condições para que uma integral de linha seja independente do caminho de integração 227
3.5 integrais de superfície 232
3.6 avaliação de Integrais de superfície 234
3.7 Stokes* fórmula 236
3.8 fórmula 241 de Ostrogradsky
3.9 o operador Hamiltoniano e algumas aplicações 244

Exercícios sobre o Capítulo 3

CAPÍTULO 4 SÉRIE

4.1 série. Soma de uma série 253
4.2 condição necessária para a convergência de uma série 256
4.3 comparando séries com termos positivos 258
4.4 teste de D’Alembert 260
4.5 teste de Cauchy 264
4.6 o teste integral para convergência de uma série 266
4.7 série alternada. Teorema de Leibniz 269
4.8 série mais e menos. Convergência absoluta e condicional 271
4.9 série funcional 274
4.10 série dizimada 275
4.11 a continuidade da soma de uma série 277
4.12 integração e diferenciação da série 280
4.13 série de potência. Intervalo de convergência 283
4.14 diferenciação da série de potência 288
4.15 série em poderes de x – a 289
4.16 série de Taylor e série de Maclaurin 290
4.17 expansão da série de funções 292
4.18 fórmula 294 de Euler
4.19 a série binomial 295
4.20 expansão da função ln (1 + x) em uma série de energia. Logaritmos computacionais 297
4.21 avaliação em série de Integrais Definidos 299
4.22 integração de equações diferenciais por meio da série 301
4.23 equação de Bessel 303
4.24 série com termos complexos 308
4.25 série de potência em uma variável complexa 309
4.26 a solução de equações diferenciais de primeira ordem pelo método de aproximações sucessivas (método de iteração) 312
4.27 prova da existência de uma solução de uma equação diferencial. Estimativa de erros em soluções aproximadas 313
4.28 o teorema da singularidade da solução de uma equação diferencial 318

Exercícios no Capítulo 4 319

CAPÍTULO 5 SÉRIE DE FOURIER

5.1 Definição. Declaração do problema 327
5.2 expansões de funções na série de Fourier 331
5.3 uma observação sobre a expansão de uma função periódica em uma série de Fourier 336
5.4 série de Fourier para funções pares e ímpares 338
5.5 A série de Fourier para uma função com período 339
5.6 sobre a expansão de uma função não periódica na série aFourier 341
5.7 aproximação média de uma determinada função por um polinômio trigonométrico 343
5.8 A integral Dirichlet 348
5.9 a convergência de uma série de Fourier em um determinado ponto 351
5.10 certas condições suficientes para a convergência de uma série de Fourier 352
5.11 análise harmônica prática 355 5.12 A série de Fourier em forma complexa 356
5.13 integral de Fourier 358
5.14 a integral de Fourier em forma complexa 362
5.15 expansão da série de Fourier em relação a um sistema ortogonal de funções 364
5.16 o conceito de um espaço de função linear. Expansão de funções na série de Fourier em comparação com a decomposição de vetores 367

Exercícios sobre o Capítulo 5 371

CAPÍTULO 6 EQUAÇÕES DA FÍSICA MATEMÁTICA

6.1 tipos básicos de equações da Física Matemática 374
6.2 derivando a equação da corda Vibratória. Formulando o problema do valor limite. Derivando equações de oscilações elétricas em
fios 375
6.3 solução da equação da corda Vibratória pelo método de separação de variáveis (o método de Fourier ) 378
6.4 a equação da condução de calor em uma haste. Formulação do problema do valor limite 382
6.5 transferência de calor no espaço 384
6.6 solução do primeiro problema de valor limite para a equação de condução de calor pelo método de diferenças finitas 387
6.7 transferência de calor em uma haste ilimitada 389
6.8 problemas que reduzem a investigação de soluções da equação de Laplace. Indicando problemas de valor limite 394
6.9 a equação de Laplace em coordenadas cilíndricas. Solução do problema de Dirichlet para um anel com valores constantes da função desejada nas circunferências interna e externa 399
6.10 a solução do problema de Dirichlet para um círculo 401
6.11 solução do problema de Dirichlet pelo método das diferenças finitas 405

Exercícios sobre o Capítulo 6 407

CAPÍTULO 7 CÁLCULOS OPERACIONAIS E ALGUMAS DE SUAS APLICAÇÕES

7.1 a função original e sua transformação 411
7.2 transformações das funções _ _ {0}(t). sin t, cos t 413
7.3 a transformação de uma função Com Escala Alterada da variável independente. Transformações das funções pecam em, cos em 414
7.4 a propriedade de linearidade de uma transformação 415
7.5 o teorema da mudança 416
7.6 as Transformações das funções e^{-𝛼t}, sinh 𝛼t, cosh 𝛼t, e^{-𝛼t} pecado 𝛼t, e^{-𝛼t} cos 𝛼t 416
7.7 diferenciação de transformações 417
7.8 as transformações dos derivados 419
7.9 tabela de transformações 420
7.10 uma equação auxiliar para uma dada equação diferencial 422
7.11 teorema da decomposição 426
7.12 exemplos de soluções de equações diferenciais e sistemas de equações diferenciais pelo método operacional 428
7.13 o teorema da convolução 429
7.14 as equações diferenciais das vibrações mecânicas. As equações diferenciais da teoria do circuito elétrico 432
7.15 solução da equação diferencial das oscilações 433
7.16 investigando oscilações livres 435
7.17 investigar oscilações mecânicas e elétricas no caso de uma força externa periódica 435
7.18 resolvendo a equação de oscilação no caso da ressonância 437
7.19 o teorema do atraso 439
7.20 a função delta e sua transformação 440

Exercícios sobre o Capítulo 7 443

CAPÍTULO 8 ELEMENTOS DA TEORIA DA PROBABILIDADE E ESTATÍSTICA MATEMÁTICA

8.1 evento aleatório. Frequência relativa de um evento aleatório. A probabilidade de um evento. O assunto da teoria da probabilidade 445
8.2 A definição clássica de probabilidade e o cálculo de probabilites 447
8.3 a adição de probabilites. Eventos aleatórios complementares 449
8.4 multiplicação de probabilites de independente e v e n t s 452
8.5 eventos dependentes. Probabilidade condicional. Probabilidade Total 454
8.6 probabilidade de causas. Fórmula 457 de Bayes
8.7 uma variável aleatória discrète. A lei de distribuição de uma variável aleatória discrète 460
8.8 frequência relativa e probabilidade de frequência relativa em ensaios repetidos 462
8.9 a expectativa matemática de uma variável aleatória discrète 466
8.10 variância. Desvio raiz-média-quadrado (padrão). Momentos 471
8.11 funções de variáveis aleatórias 474
8.12 variável aleatória contínua. Função de densidade de probabilidade de uma variável aleatória contínua. A probabilidade da variável aleatória cair em um intervalo especificado 475
8.13 a função de distribuição. Lei da distribuição uniforme 479
8.14 características numéricas de uma variável aleatória contínua 482
8.15 distribuição Normal. A expectativa de uma distribuição normal 485
8.16 variância e desvio padrão de uma variável aleatória normalmente distribuída 487
817 a probabilidade de um valor da variável aleatória cair em um determinado intervalo. A função Laplace. Função de distribuição Normal 488
8.18 erro provável 493
8.19 expressando a distribuição normal em termos do erro provável. A função Laplace reduzida 494
8.20 a regra três sigma. Distribuição de erros 496
8.21 erro aritmético médio 497
8.22 Módulo de precisão. Relações entre as características da distribuição de erros 498
8.23 variáveis aleatórias bidimensionais 499
8.24 distribuição Normal no plano 502
8.25 a probabilidade de uma variável aleatória bidimensional cair em um retângulo com lados paralelos aos eixos principais de dispersão
de acordo com a lei de distribuição normal 504
8.26 a probabilidade de uma variável aleatória bidimensional cair na elipse de dispersão 506
8.27 problemas da Estatística Matemática. Dados estatísticos 507
8.28 séries estatísticas. Histograma 508
8.29 determinar um valor adequado de uma quantidade medida 511
8.30 determinar os parâmetros de uma lei de distribuição. Teorema de Lyapunov. Teorema de Laplace 512

Exercícios sobre o Capítulo 8 516

CAPÍTULO 9 MATRIZES

9.1 transformações lineares. Notação de matriz 519
9.2 Definições Gerais envolvendo matrizes 522
9.3 transformação inversa 524
9.4 operações em matrizes. Adição de matrizes 526
9.5 transformando um vetor em outro Vetor por meio de uma matriz 529
9.6 matriz inversa 531
9.7 inversão da matriz 532
9.8 Notação matricial para sistemas de equações lineares e soluções de sistemas de equações lineares 534
9.9 resolvendo sistemas de equações lineares pelo método da matriz 535
9.10 mapeamentos ortogonais. Matrizes ortogonais 537
9.11 o autovetor de uma transformação linear 540
9.12 a matriz de uma transformação linear sob a qual os vetores de base
são autovetores 543
9.13 transformando a matriz de uma transformação linear ao mudar
a base 544
9.14 formas quadráticas e sua transformação 547
9.15 a classificação de uma matriz. A existência de soluções de um sistema de equações lineares 549
9.16 diferenciação e integração de matrizes 550
9.17 Notação matricial para sistemas de equações e soluções diferenciais
de sistemas de equações diferenciais com coeficientes constantes 552
9.18 notação de matriz para uma equação linear da ordem n 557
9.19 resolvendo um sistema de equações diferenciais lineares com coeficientes variáveis pelo método de aproximações sucessivas usando matriz
Notação 558

Exercícios sobre o Capítulo 9 563

Apêndice 565
Índice 567

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I need new and more bookshelves…

Even with three layers of books, making many of them inaccessible, to fit them all in the space. I have run out of space to keep them. And atleast equal number of books are not here.

To add to the woes the steel shelf has begun to bend under the weight of the books…. Such are the days .

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Cálculo Diferencial e Integral (2 tomo) – N. Piskunov (Español)

En esta publicación, veremos el tan esperado Cálculo Diferencial e Integral de dos conjuntos de volúmenes de N. Piskunov.

Sobre el libro

Libro de texto del difunto profesor Nikolai Piskunov DSs (Física y Matemáticas) está dedicado a las divisiones más importantes de las matemáticas superiores. Esta edición revisada y publicada por última vez en dos volúmenes
El primer volumen trata los siguientes temas: Número, Variable, Función, Límite, Continuidad de una Función, Derivada y Diferencial, Ciertos Teoremas sobre Funciones Diferenciables, La Curvatura de una Curva, Números Complejos, Polinomios, Funciones de Varias Variables, Aplicaciones del Cálculo Diferencial a la Geometría Sólida, La Integral Indefinida, La Integral Definida, Aplicaciones Mecánicas de la Integral Definida.
El segundo volumen trata los siguientes temas: Ecuaciones Diferenciales, Integrales Múltiples, Integrales de Líneas y Superficies, Series, Series de Fourier, Ecuaciones de Física Matemática, Cálculo Operacional y Algunas de sus Aplicaciones, Elementos de la Teoría de la Probabilidad y Estadística Matemática, Matrices.
Hay numerosos ejemplos y problemas en cada sección del curso, muchos de ellos demuestran los vínculos entre las matemáticas y otros sentidos que hacen que el libro sea útil para el autoaprendizaje.es un libro de texto para escuelas técnicas superiores que ha pasado por varias ediciones en ruso y también ha sido traducido al francés y al español.

Los libros fueron traducidos del ruso por K. Medkov y publicados por Mir en formato de 2 volúmenes en 1977.

(Estoy usando la traducción automática para la publicación, disculpas por cualquier error.)

Créditos a los cargadores originales.

Versión en Español

Volume 1 here

Volume 2 here

Contenido

Volumen 1

CAPÍTULO I. NÚMERO. VARIABLE. FUNCIÓN

1.1 Números reales. Números reales como puntos en una escala numérica 11
1.2 El valor absoluto de un número real 12
1.3. Variables y constantes 14
1.4 El rango de una variable 14
1.5 Variables ordenadas. Variables crecientes y decrecientes. Variables Acotadas 16
1.6 Función 16
1.7 Formas de representar funciones 18
1.8 Funciones elementales básicas. Funciones elementales 20
1.9 funciones Algebraicas 24
1.10 Sistema de coordenadas polares 26

Ejercicios sobre el capítulo 27

CAPÍTULO 2. LIMITE. CONTINUIDAD DE UNA FUNCIÓN

2.1 El límite de una variable. Una variable infinitamente grande 29
2.2 El límite de una función 31
2.3 Una función que se acerca al infinito. Funciones acotadas 35
2.4 Infinitesimales y sus propiedades básicas 39
2.5 Teoremas básicos sobre los límites 42
2.6 El límite de la función sin x / x como x → 0 46
2.0. El número e 47
2.8 logaritmos Naturales 51
2.9 Continuidad de funciones 53
2.10 Ciertas propiedades de las funciones continuas 57
2.11 Comparación de infinitesimales 59

Ejercicios sobre el capítulo 2 61

CAPÍTULO 3. DERIVADA Y DIFERENCIAL

3.1 Velocidad de movimiento 65
3.2 La definición de una derivada 67
3.3 Significado geométrico de la derivada 69
3.4 Diferenciabilidad de funciones 70
3.5 La derivada de la función y=x^{n}, n un entero positivo 74
3.6 Derivadas de las funciones y = sin x, y = cos x 75
3.7 Derivados de: una constante, el producto de una constante por una función, una suma, un producto y un cociente 75
3.8 La derivada de una función logarítmica 80
3.9 La derivada de una función compuesta 81
3.10 Derivados de las funciones y = tan x, y = cot x, y = ln |x| 83
3.11 Una función implícita y su diferenciación 85
3.12 Derivadas de una función de potencia para un exponente real arbitrario, de una función exponencial general y de una función exponencial compuesta 87
3.13 Una función inversa y su diferenciación 89
3.14 funciones trigonométricas Inversas y su diferenciación 92
3.15 Fórmulas básicas de diferenciación 96
3.16 representación Paramétrica de una función 98
3.17 Las ecuaciones de algunas curvas en forma paramétrica 99
3.18 La derivada de una función representada paramétricamente 102
3.19 funciones Hiperbólicas 104
3.20 El diferencial. 107
3.21 El significado geométrico del diferencial 111
3.22 Derivados de órdenes diferentes 112
3.23 Diferenciales de diferentes órdenes 114
3.24 Derivadas (de varios órdenes) de funciones implícitas y de funciones representadas paramétricamente 116
3.25 El significado mecánico de la segunda derivada 118
3.26 Las ecuaciones de una tangente y de una normal. Las longitudes de un subtangente y un subnormal 119
3.27 El significado geométrico de la derivada del vector de radio con respecto al ángulo polar 122

Ejercicios sobre el capítulo 3

CAPÍTULO 4. ALGUNOS TEOREMAS SOBRE FUNCIONES DIFERENCIABLES

4.1 Un teorema sobre las raíces de una derivada (teorema de Rolle) 133
4.2 El teorema del valor medio (teorema de Lagrange) 135
4.3 El teorema del valor medio generalizado (teorema de Cauchy) 136
4.4 El límite de una relación de dos infinitesimales (evaluación de formas indeterminadas del tipo 0/0 137
4.5 El límite de una relación de dos cantidades infinitamente grandes (evaluación de formas indeterminadas del tipo ∞/∞) 140
4.6 Fórmula 145 de Taylor
4.7 Expansión de las funciones e^{x}, sin x y cos x en una serie de Taylor 149

Ejercicios sobre el capítulo 4 152

CAPÍTULO 5. INVESTIGAR EL COMPORTAMIENTO DE LAS FUNCIONES

5.1 planteamiento del problema 155
5.2 Aumento y disminución de una función 156
5.3 Máximos y mínimos de funciones 157
5.4 Prueba de una función diferenciable para máximo y mínimo con una primera derivada 164
5.5 Prueba de una función para máximo y mínimo con una segunda derivada 166
5.6 Máximo y mínimo de una función en un intervalo 170
5.7 Aplicación de la teoría de máximos y mínimos de funciones a la solución de problemas 171
5.8 Prueba de una función para máximo y mínimo por medio de la fórmula 173 de Taylor
5.9 Convexidad y concavidad de una curva. Puntos de inflexión 175
5.10 Asíntotas 182
5.11 Plan general para investigar funciones y construir gráficos 186
5.12 Investigación de curvas representadas paramétricamente 190

Ejercicios sobre el capítulo 5 194

CAPÍTULO 6. LA CURVATURA DE UNA CURVA

6.1 Longitud de arco y su derivada 200
6.2 Curvatura 202
6.3 Cálculo de la curvatura 204
6.4 Cálculo de la curvatura de una curva representada paramétricamente 207
6.5 Cálculo de la curvatura de una curva dada por una ecuación en coordenadas polares 207
6.6 el radio y El círculo de curvatura. El centro de curvatura. Evoluciones e involuciones 208
6.7 Las propiedades de un evolute 213
6.8 Aproximación de las raíces reales de una ecuación 216

Ejercicios sobre el capítulo 6 221

CAPÍTULO 7. NÚMEROS COMPLEJOS. POLINOMIOS

7.1 Números complejos. Definiciones básicas 224
7.2 Operaciones básicas en números complejos 226
7.3 Potencias y raíces de números complejos 229
7.4 función Exponencial con exponente complejo y sus propiedades 231
7.5 Fórmula de Euler. La forma exponencial de un número complejo 234
7.6 Factorización de un polinomio 235
7.7 Las raíces múltiples de un polinomio 238
7.8 Factorización de un polinomio en el caso de raíces complejas 240
7.9 Interpolación. Fórmula de interpolación de Lagrange 241
7.10 Fórmula de interpolación de Newton 243
7.11 Diferenciación numérica 245
7.12 Sobre la mejor aproximación de funciones por polinomios. Teoría de Chebyshev 246

Ejercicios sobre el capítulo 7 247

CAPÍTULO 8. FUNCIONES DE VARIAS VARIABLES

8.1 Definición de una función de varias variables 249
8.2 Representación geométrica de una función de dos variables 252
8.3 Incremento parcial y total de una función 253
8.4 Continuidad de una función de varias variables 254
8.5 Derivadas parciales de una función de varias variables 257
8.6 Una interpretación geométrica de las derivadas parciales de una función de dos variables 259
8.7 Incremento total y diferencial total 260
8.8 Aproximación por diferenciales totales 263
8.9 Uso de un diferencial para estimar errores en los cálculos 264
8.10 La derivada de una función compuesta. La derivada total. El diferencial total de una función compuesta 267
8.11 La derivada de una función definida implícitamente 270
8.12 derivadas Parciales de órdenes superiores 273
8.13 Superficies planas 277
8.14 Derivada direccional 278
8.15 Gradiente 281
8.16 Fórmula de Taylor para una función de dos variables 284
8.17 Máximo y mínimo de una función de varias variables 286
8.18 Máximo y mínimo de una función de varias variables relacionadas por ecuaciones dadas (máximos y mínimos condicionales) 293
8.19 Obtención de una función sobre la base de datos experimentales por el método de mínimos cuadrados 298
8.20 Puntos singulares de una curva 302

Ejercicios sobre el capítulo 8 307

CAPÍTULO 9. APLICACIONES DEL CÁLCULO DIFERENCIAL A LA GEOMETRÍA SÓLIDA

9.1 Las ecuaciones de una curva en el espacio 311
9.2 El límite y la derivada de la función vectorial de un argumento escalar. La ecuación de una tangente a una curva. La ecuación de un plano normal 314
9.3 Reglas para diferenciar vectores (funciones vectoriales) 320
9.4 La primera y segunda derivadas de un vector con respecto a la longitud del arco. La curvatura de una curva. El principal normal. La velocidad y aceleración de un punto en movimiento curvilíneo 322
9.5 Plano osculante. Binormal. Torsión 330
9.6 El plano tangente y la normal a una superficie 335

Ejercicios sobre el capítulo 9 338

CAPÍTULO 10. LA INTEGRAL INDEFINIDA

10.1 Antiderivada y la integral indefinida 341
10.2 Tabla de integrales 343
10.3 Algunas propiedades de la integral indefinida 345
10.4 Integración por sustitución (cambio de variable) 347
10.5 Integrales de algunas funciones que contienen un trinomio cuadrático 350
10.6 Integración por partes 352
10.7 fracciones Racionales. Fracciones racionales parciales y su integración 356
10.8 Descomposición de una fracción racional en fracciones parciales 359
10.9 Integración de fracciones racionales 363
10.10 Integrales de funciones irracionales 366
10.11 Integrales de la forma ∫R (x,√(ax^2 + bx+c)) dx 367
10.12 Integración de ciertas clases de funciones trigonométricas 370
10.13 Integración de ciertas funciones irracionales por medio de sustituciones trigonométricas 375
10.14 Sobre funciones cuyas integrales no pueden expresarse en términos de funciones elementales 377

Ejercicios sobre el capítulo 10 378

CAPÍTULO 11. LA INTEGRAL DEFINIDA

11.1 Declaración del problema. Sumas inferiores y superiores 387
11.2 La integral definida. Prueba de la existencia de una integral definida 389
11.3 Propiedades básicas de la integral definida 399
11.4 Evaluación de una integral definida. La fórmula 402 de Newton-Leibniz
11.5 Cambio de variable en la integral definida 407
11.6 Integración por partes 408
11.7 Integrales impropias 411
11.8 Aproximación de integrales definidas 419
11.9 Fórmula 424 de Chebyshev
11.10 Integrales dependientes de un parámetro. La función gamma 429
11.11 Integración de una función compleja de una variable real 433

Ejercicios sobre el capítulo 11 433

CAPÍTULO 12. APLICACIONES GEOMÉTRICAS Y MECÁNICAS DE LA INTEGRAL DEFINIDA

12.1 Áreas de computación en coordenadas rectangulares 437
12.2 El área de un sector curvilíneo en coordenadas polares 440
12.3 La longitud del arco de una curva 441
12.4 Cálculo del volumen de un sólido a partir de las áreas de secciones paralelas (volúmenes por corte) 447
12.5 El volumen de un sólido de revolución 449
12.6 La superficie de un sólido de revolución 450
12.7 Trabajo computacional por la integral definida 452
12.8 Coordenadas del centro de gravedad 453
12.9 calcular el momento de inercia de una línea, un círculo, y un cilindro por medio de una integral definida 456

Ejercicios sobre el capítulo 12 458

Índice 465

Volumen 2

CAPÍTULO 1 ECUACIONES DIFERENCIALES

1.1 Enunciado del problema. Ecuación de movimiento de un cuerpo con resistencia del medio proporcional a la velocidad. Ecuación
de una catenaria, 11
1.2 Definiciones 14
1.3 Ecuaciones diferenciales de primer orden (nociones generales) 15
1.4 Ecuaciones con variables separadas y separables. El problema de la desintegración del radio 20
1.5 Ecuaciones homogéneas de primer orden 24
1.6 Ecuaciones reducibles a ecuaciones homogéneas 26
1.7 Ecuaciones lineales de primer orden 29
1.8 Ecuación de Bernoulli 32
1.9 Ecuaciones diferenciales exactas 34
1.10 Factor de integración 37
1.11 La envolvente de una familia de curvas 39
1.12 Soluciones singulares de una ecuación diferencial de primer orden 45
1.13 Ecuación de Clairaut 46
1.14 Ecuación de Lagrange 48
1.15 Trayectorias ortogonales e isogonales 50
1.16 Ecuaciones diferenciales de orden superior (fundamentos) 55
1.17 Una ecuación de la forma y^{(n)} = f (x) 56
1.18 Algunos tipos de ecuaciones diferenciales de segundo orden reducibles a ecuaciones de primer orden. Problema de velocidad de escape 59
1.19 Método gráfico de integración de ecuaciones diferenciales de segundo orden 66
1.20 Ecuaciones lineales homogéneas. Definiciones y propiedades generales 68
1.21 Ecuaciones lineales homogéneas de segundo orden con coeficientes constantes 75
1.22 Ecuaciones lineales homogéneas de orden n con coeficientes constantes 80
1.23 Ecuaciones lineales de segundo orden no homogéneas 82
1.24 Ecuaciones lineales de segundo orden no homogéneas con coeficientes constantes 86
1.25 Ecuaciones lineales no homogéneas de orden superior 93
1.26 La ecuación diferencial de las vibraciones mecánicas 97
1.27 Oscilaciones libres 98
1.28 oscilaciones Forzadas 102
1.29 Sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias 106
1.30 Sistemas de ecuaciones diferenciales lineales con coeficientes constantes 111
1.31 Sobre la teoría de la estabilidad de Lyapunov 117
1.32 Método de Euler para la solución aproximada de ecuaciones diferenciales de primer orden 133
1.33 Un método de diferencia para la solución aproximada de ecuaciones diferenciales basadas en la fórmula de Taylor. Método Adams 142
1.34 Un método aproximado para integrar sistemas de ecuaciones diferenciales de primer orden 146

Ejercicios sobre el capítulo 1 146

CAPÍTULO 2 INTEGRALES MÚLTIPLES

2.1 Doble integración 158
2.2 Cálculo de números enteros dobles 161
2.3 Cálculo de integrales dobles (continuación) 166
2.4 Cálculo de áreas y volúmenes mediante integrales dobles 172
2.5 La integral doble en coordenadas polares 175
2.6 Cambio de variables en una integral doble (caso general) 182
2.7 Cálculo del área de una superficie 187
2.8 La distribución de densidad de la materia y la doble integral 190
2.9 El momento de inercia del área de un plano figura 191
2.10 Las coordenadas del centro de gravedad del área de un plano figura 196
2.11 Triple integración 197
2.12 Evaluación de una integral triple 198
2.13 Cambio de variables en una integral triple 204
2.14 El momento de inercia y las coordenadas del centro de gravedad de un sólido 207
2.15 Cálculo de integrales dependientes de un parámetro 209
Ejercicios sobre el capítulo 2 211

CAPÍTULO 3 INTEGRALES DE LÍNEA E INTEGRALES DE SUPERFICIE

3.1 Integrales de línea 216
3.2 Evaluación de una integral de línea 219
3.3 Fórmula 225 de Green
3.4 Condiciones para que una integral de línea sea independiente de la trayectoria de integración 227
3.5 Integrales de superficie 232
3.6 Evaluación de integrales de superficie 234
3.7 Stokes* fórmula 236
3.8 Fórmula 241 de Ostrogradsky
3.9 El operador hamiltoniano y algunas aplicaciones 244

Ejercicios sobre el capítulo 3

CAPÍTULO 4 SERIES

4.1 Serie. Suma de una serie 253
4.2 Condición necesaria para la convergencia de una serie 256
4.3 Comparación de series con términos positivos 258
4.4 Prueba de D’Alembert 260
4.5 Prueba de Cauchy 264
4.6 La prueba integral de convergencia de una serie 266
4.7 Series alternas. Teorema de Leibniz 269
4.8 Series de más y menos. Convergencia absoluta y condicional 271
4.9 Serie funcional 274
4.10 Serie diezmada 275
4.11 La continuidad de la suma de una serie 277
4.12 Integración y diferenciación de la serie 280
4.13 Serie de potencia. Intervalo de convergencia 283
4.14 Diferenciación de la serie de potencias 288
4.15 Series en potencias de x-a 289
4.16 Serie de Taylor y serie 290 de Maclaurin
4.17 Expansión de funciones en serie 292
4.18 Fórmula 294 de Euler
4.19 La serie binomial 295
4.20 Expansión de la función ln (1 + x ) en una serie de potencias. Cálculo de logaritmos 297
4.21 Evaluación de series de integrales definidas 299
4.22 Integración de ecuaciones diferenciales por medio de la serie 301
4.23 Ecuación de Bessel 303
4.24 Series con términos complejos 308
4.25 Serie de potencias en una variable compleja 309
4.26 La solución de ecuaciones diferenciales de primer orden por el método de aproximaciones sucesivas (método de iteración) 312
4.27 Prueba de la existencia de una solución de una ecuación diferencial. Estimación de errores en soluciones aproximadas 313
4.28 El teorema de unicidad de la solución de una ecuación diferencial 318

Ejercicios sobre el capítulo 4 319

CAPÍTULO 5 SERIES DE FOURIER

5.1 Definición. Planteamiento del problema 327
5.2 Expansiones de funciones en la serie 331 de Fourier
5.3 Una observación sobre la expansión de una función periódica en una serie de Fourier 336
5.4 Series de Fourier para funciones pares e impares 338
5.5 La serie de Fourier para una función con período 339
5.6 Sobre la expansión de una función no periódica en una serie de Fourier 341
5.7 Aproximación media de una función dada por un polinomio trigonométrico 343
5.8 La integral de Dirichlet 348
5.9 La convergencia de una serie de Fourier en un punto dado 351
5.10 Ciertas condiciones suficientes para la convergencia de una serie de Fourier 352
5.11 Análisis armónico práctico 355 5.12 La serie de Fourier en forma compleja 356
5.13 Integral de Fourier 358
5.14 La integral de Fourier en forma compleja 362
5.15 Expansión de la serie de Fourier con respecto a un sistema ortogonal de funciones 364
5.16 El concepto de un espacio de función lineal. Expansión de funciones en series de Fourier en comparación con descomposición de vectores 367

Ejercicios sobre el capítulo 5 371

CAPÍTULO 6 ECUACIONES DE LA FÍSICA MATEMÁTICA

6.1 Tipos básicos de ecuaciones de física matemática 374
6.2 Derivar la ecuación de la cuerda vibratoria. Formulación del problema del valor límite. Derivando ecuaciones de oscilaciones eléctricas en
cables 375
6.3 Solución de la ecuación de la cuerda vibrante por el método de separación de variables (el método de Fourier ) 378
6.4 La ecuación de la conducción de calor en una varilla. Formulación del problema del valor límite 382
6.5 Transferencia de calor en el espacio 384
6.6 Solución del primer problema de valor límite para la ecuación de conducción de calor por el método de diferencias finitas 387
6.7 Transferencia de calor en una varilla ilimitada 389
6.8 Problemas que se reducen a investigar soluciones de la ecuación de Laplace. Declaración de problemas de valores límite 394
6.9 La ecuación de Laplace en coordenadas cilíndricas. Solución del problema de Dirichlet para un anillo con valores constantes de la función deseada en las circunferencias interior y exterior 399
6.10 La solución del problema de Dirichlet para un círculo 401
6.11 Solución del problema de Dirichlet por el método de diferencias finitas 405

Ejercicios sobre el capítulo 6 407

CAPÍTULO 7 CÁLCULO OPERACIONAL Y ALGUNAS DE SUS APLICACIONES

7.1 La función original y su transformación 411
7.2 Transformaciones de las funciones 𝜎_{0} (t). sin t, cos t 413
7.3 La transformación de una función con escala cambiada de la variable independiente. Transformadas de las funciones sin at, cos at 414
7.4 La propiedad de linealidad de una transformada 415
7.5 El teorema del desplazamiento 416
7.6 transformadas de las funciones e^{-𝛼t}, sinh 𝛼t, cosh 𝛼t, e^{-𝛼t} pecado 𝛼t, e^{-𝛼t} cos 𝛼t 416
7.7 Diferenciación de transformadas 417
7.8 Las transformadas de las derivadas 419
7.9 Tabla de transformadas 420
7.10 Una ecuación auxiliar para una ecuación diferencial dada 422
7.11 Teorema de descomposición 426
7.12 Ejemplos de soluciones de ecuaciones diferenciales y Sistemas de ecuaciones diferenciales por el método operativo 428
7.13 El teorema de convolución 429
7.14 Las ecuaciones diferenciales de las vibraciones mecánicas. Las ecuaciones diferenciales de la teoría de circuitos eléctricos 432
7.15 Solución de la ecuación diferencial de oscilaciones 433
7.16 Investigación de oscilaciones libres 435
7.17 Investigación de oscilaciones mecánicas y eléctricas en el caso de una fuerza externa periódica 435
7.18 Resolución de la ecuación de oscilación en el caso de la resonancia 437
7.19 El teorema del retraso 439
7.20 La función delta y su transformada 440

Ejercicios sobre el capítulo 7 443

 

CAPÍTULO 8 ELEMENTOS DE LA TEORÍA DE LA PROBABILIDAD Y LA ESTADÍSTICA MATEMÁTICA

8.1 evento Aleatorio. Frecuencia relativa de un evento aleatorio. La probabilidad de un evento. La asignatura de teoría de la probabilidad 445
8.2 La definición clásica de probabilidad y el cálculo de probabilidades 447
8.3 La adición de probabilidades. Eventos aleatorios complementarios 449
8.4 Multiplicación de probabilitas de e v e n t s independientes 452
8.5 eventos Dependientes. Probabilidad condicional. Probabilidad total 454
8.6 Probabilidad de causas. Fórmula 457 de Bayes
8.7 Una variable aleatoria discreta. La ley de distribución de una variable aleatoria discreta 460
8.8 Frecuencia relativa y probabilidad de frecuencia relativa en ensayos repetidos 462
8.9 La expectativa matemática de una variable aleatoria discreta 466
8.10 Variación. Desviación cuadrática media (estándar). Momentos 471
8.11 Funciones de variables aleatorias 474
8.12 variable aleatoria Continua. Función de densidad de probabilidad de una variable aleatoria continua. La probabilidad de que la variable aleatoria caiga en un intervalo especificado 475
8.13 La función de distribución. Ley de distribución uniforme 479
8.14 Características numéricas de una variable aleatoria continua 482
8.15 Distribución normal. La expectativa de una distribución normal 485
8.16 Varianza y desviación estándar de una variable aleatoria distribuida normalmente 487
817 La probabilidad de que un valor de la variable aleatoria caiga en un intervalo dado. La función de Laplace. Función de distribución normal 488
8.18 Error probable 493
8.19 Expresar la distribución normal en términos del error probable. La función de Laplace reducida 494
8.20 La regla de tres sigma. Distribución de errores 496
8.21 Error aritmético medio 497
8.22 Módulo de precisión. Relaciones entre las características de la distribución de errores 498
8.23 Variables aleatorias bidimensionales 499
8.24 Distribución normal en el plano 502
8.25 La probabilidad de que una variable aleatoria bidimensional caiga en un rectángulo con lados paralelos a los ejes principales de dispersión
bajo la ley de distribución normal 504
8.26 La probabilidad de que una variable aleatoria bidimensional caiga en la elipse de dispersión 506
8.27 Problemas de estadística matemática. Datos estadísticos 507
8.28 series Estadísticas. Histograma 508
8.29 Determinación de un valor adecuado de una cantidad medida 511
8.30 Determinación de los parámetros de una distribución. Teorema de Lyapunov. Teorema de Laplace 512

Ejercicios sobre el capítulo 8 516

CAPÍTULO 9 MATRICES

9.1 transformaciones Lineales. Notación matricial 519
9.2 Definiciones generales que involucran matrices 522
9.3 Transformación inversa 524
9.4 Operaciones sobre matrices. Adición de matrices 526
9.5 Transformación de un vector en otro vector por medio de una matriz 529
9.6 Matriz inversa 531
9.7 Inversión de matriz 532
9.8 Notación matricial para Sistemas de ecuaciones lineales y soluciones de sistemas de ecuaciones lineales 534
9.9 Resolución de sistemas de ecuaciones lineales por el método matricial 535
9.10 Asignaciones ortogonales. Matrices ortogonales 537
9.11 El vector propio de una transformación lineal 540
9.12 La matriz de una transformación lineal bajo la cual los vectores base
son vectores propios 543
9.13 Transformación de la matriz de una transformación lineal al cambiar
la base 544
9.14 Formas cuadráticas y su transformación 547
9.15 El rango de una matriz. La existencia de soluciones de un sistema de ecuaciones lineales 549
9.16 Diferenciación e integración de matrices 550
9.17 Notación matricial para Sistemas de ecuaciones diferenciales y soluciones
de Sistemas de ecuaciones diferenciales con coeficientes constantes 552
9.18 Notación matricial para una ecuación lineal de orden n 557
9.19 Resolución de un sistema de ecuaciones diferenciales lineales con coeficientes variables por el método de aproximaciones sucesivas usando matriz
notación 558

Ejercicios sobre el capítulo 9 563

Apéndice 565
Índice 567

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Theory Of Luminescence – Stepanov, Gribkovskii

In this post, we will see the book Theory Of Luminescence by B. I. Stepanov and V. P. Gribkovskii.

About the book

In the present monograph, an attempt is made to give an account of the fundamentals of the theory of luminescence or, more precisely, the theory of photo-luminescence. The first three chapters are concerned with classical emission theory, and the quantum mechanics and quantum-electro­ dynamics which are necessary for the understanding of the physical processes leading to luminescence.

The next two chapters discuss the general principles of the theory of absorption and luminescence without reference to any specific models of matter. These chapters are devoted to a detailed study of the optical properties of the har­monic oscillator and of systems of particles with two, three or more energy levels.

Much of the material given in this book is based on the original work carried out at the Institute of Physics of the Academy of Sciences Byelorussian SSR. In particular, a detailed description is given of the effect of the thermal emission background, the properties of negative radiation fluxes and negative luminescence. Non-linear optical phen­omena which arise in the interaction of matter with high, and occasionally with ordinary, fluxes of radiation are systematically investigated. They include departures from Bouguer’s law, depolarisation, induced dichroism and amplification and generation of radiation in media with negative absorption coefficients.

The book was translated from Russian by Scripta Technica and edited by S. Chomet. The book was published in 1968.

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You can get the book here. (Note: some pages may be missing.)

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Contents

Preface 7

1 Classical theory of absorption and emission of light 1
2 Quantum theory of absorption and emission of light 75
3 Quantum-electrodynamic theory of the interaction of radiation with matter 184
4 Absorption 229
5 Luminescence 300
6 Optical properties of the harmonic oscillator 357
7 Absorption and luminescence of a system of particles with two energy levels 400
8 Systems of particles with an arbitrary number of energy levels 438

References 483

Index 487

 

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