- عنوان کتاب: Complex Analysis and Special Functions – Cauchy Formula, Elliptic Functions and Laplace’s Method
- نویسنده: Valery Serov, Markus Harju
- حوزه: تحزیه و تحلیل توابع پیچیده
- سال انتشار: 2025
- تعداد صفحه: 362
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 1.42 مگابایت
کتاب حاضر را می توان به عنوان یک درس دانشگاهی استاندارد در تحلیل پیچیده و توابع ویژه (شامل چند جمله ای های متعامد و مواد پایه توابع خاص مانند توابع گاما و بتا اویلر، توابع بسل، توابع بیضوی وایرشتراس و ژاکوبی و برخی دیگر) برای دانشجویان رشته های ریاضی و فیزیک در نظر گرفت. با این حال، برخی از موضوعات کتاب مانند روش فاز ساکن و روش لاپلاس، توابع بیضوی وایرشتراس و کاربرد آنها در معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی معمولاً بسیار پیشرفته هستند و اغلب خارج از این نوع دروس در تحلیل مختلط هستند. این باعث می شود که این کتاب بیش از یک کتاب درسی دانشگاهی در نظر گرفته شود، زیرا کاربردهای احتمالی زیادی در ریاضیات کاربردی و فیزیک دارد. این کتاب عمدتاً بر اساس دروس ارائه شده توسط نویسندگان در دانشگاه اولو در سال های اخیر و توسط اولین نویسنده در دانشگاه دولتی لومونوسوف مسکو در اواخر دهه 1990 و اوایل دهه 2000 ارائه شده است. این کتاب شامل سه بخش است که با توجه به محتوای معمول تجزیه و تحلیل مختلط، چند جملهای متعامد و توابع ویژه تقسیم شده است. بخش اول شامل اعداد مختلط، توابع تحلیلی و قضیه کوشی است. بخش دوم به حداکثر مدول توابع تحلیلی، اصل فراگمن-لیندلوف، قضیه لیوویل، بسط های تیلور و لوران، کل توابع و ارزیابی چندین نوع انتگرال و سری اعداد با استفاده از تئوری باقیمانده مربوط می شود. سومین و بزرگترین بخش شامل نگاشتهای منسجم، تبدیل لاپلاس و توابع ویژه است. اشاره می کنیم که توابع ویژه بر اساس روش کلاسیک فروبنیوس است و شامل (به عنوان یک کاربرد) توابع بسل، چند جمله ای متعامد و همچنین روش لاپلاس است. علاوه بر این، تئوری توابع وایرشتراس و ژاکوبی و کاربرد آنها در معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی همراه با فرمول معروف وایرشتراس با دقت بسیار مورد بررسی قرار گرفته است. این کتاب شامل حدود 500 تمرین است که جزء لاینفک متن است و بیش از 150 مثال. هر بخش به مجموعه ای از تمرین ها ختم می شود که یک مربی می تواند برای امتحانات استفاده کند. آنها نه تنها بخشی جدایی ناپذیر از کتاب هستند، بلکه برای درک هر قسمت از کتاب ضروری هستند. ممکن است در اینجا ذکر شود که بسیاری از تمرین ها از تک نگاری های عالی Titchmarsh [1] و Whittaker و Watson [2] به عاریت گرفته شده و دوباره کار شده است. در متن، خواننده مشکلاتی را نیز پیدا خواهد کرد که از بسیار آسان تا کمی دشوار است. می توان انتظار داشت که یک خواننده دقیق تمام این تمرین ها را کامل کند. این کتاب برای دانشجویان مقطع کارشناسی در رشته ریاضیات محض و کاربردی (همچنین در فیزیک) در نظر گرفته شده است، اما حتی دانشجویان تحصیلات تکمیلی نیز می توانند اطلاعات بسیار مفیدی را در اینجا بیابند که قبلاً فقط در تک نگاری های علمی قابل شناسایی بود. با وجود استاندارد بودن این متن برای دانشگاه ها، اما مواردی وجود دارد که آن را از متون شناخته شده در این موضوع متمایز می کند. یکی از تفاوتهای این متن، بحث صفحه پیچیده گسترده و مفهوم بینهایت مختلط از جمله بسطهای تیلور و لوران در بینهایت است. یکی دیگر از جنبه های کلیدی، ارزیابی انتگرال های نامناسب برای توابع چند ارزشی با فرم خاص خاص، و محاسبه سری های اعداد توسط نظریه باقی مانده است. با توجه به توابع چند جمله ای متعامد (لژاندر، هرمیت، چبیشف، مثلثاتی) و توابع بسل، در اینجا به میزان کافی از کلیت در نظر گرفته شده و رفتار مجانبی آنها با توجه به پارامترهای مختلف اثبات شده است. علاوه بر این، قضایایی را در مورد توابع پیوسته بسط میدهیم که مشتقات پیوسته تکهای مرتبط با یک سیستم متعامد از توابع ویژه دارند که با چند جملهایهای داده شده مطابقت دارند. اما تفاوت عمده در این متن (در مقایسه با کتاب های شناخته شده) در در نظر گرفتن روش فاز ساکن برای انتگرال های واقعی و روش لاپلاس (روش نقطه زینی) برای انتگرال های منحنی پیچیده است. در اینجا می توان به این نکته نیز اشاره کرد که فرمول های کاردانو به شکل کلی برای چند جمله ای های درجه سه در نظر گرفته می شوند. بررسی سیستماتیک و دقیق توابع بیضوی وایرشتراس و ژاکوبی و کاربردهای فراوان آنها را می توان از مهم ترین ویژگی های این کتاب دانست. ما در اینجا تا حدی از رویکرد ویتاکر و واتسون [2] استفاده کردهایم. در نهایت میخواهیم بگوییم که هنگام نوشتن روش لاپلاس بسیار تحت تأثیر کتاب عالی Sveshnikov و Tikhonov [3] قرار گرفتیم و هنگام نوشتن بخش توابع خاص (مخصوصاً چند جملهای متعامد و ویژگیهای آنها) از کتاب بسیار پیشرفته نیکیفوروف و اوواروف [4] الهام گرفتیم.
Present book can be considered as a standard university course in complex analysis and special functions (including orthogonal polynomials and basic material of special functions such as Euler’s Gamma and Beta functions, Bessel’s functions, Weierstrass and Jacobi elliptic functions and some others) for mathematics and physics students. However, some subjects of the book, such as the stationary phase method and Laplace’s method, Weierstrass elliptic functions and their applications to nonlinear ordinary differential equations are usually very advanced and often are outside of such type of courses in Complex Analysis. This allows this book to be considered more than just a university textbook, as it has many possible applications in applied mathematics and physics. This book is mainly based on the courses given by the authors at the University of Oulu in recent years, and given by the first author at Lomonosov Moscow State University in the end of 1990s and the beginning of 2000s. The book consists of three parts divided with respect to the usual content of complex analysis, orthogonal polynomials, and special functions. The first part includes complex numbers, analytic functions and Cauchy theorem. The second part concerns to the maximum modulus of analytic functions, Phragmen-Lindelöf principle, Liouville’s theorem, Taylor’s and Laurent’s expansions, entire functions, and evaluation of several types of integrals and number series using the residue theory. The third and biggest part includes conformal mappings, Laplace transform, and special functions. We remark that special functions is based on the classical method of Frobenius and includes (as an application) Bessel’s functions, orthogonal polynomials, and also Laplace’s method. Moreover, the theory of Weierstrass and Jacobi functions and their application to nonlinear ordinary differential equations are considered very carefully together with famous Weierstrass’ formula. This book contains about 500 exercises that are integral part of the text, and more than 150 examples. Each part ends in a selection of exercises that an instructor can use for the exams. They are not only an integral part of the book, but also indispensable for the understanding each part of the book. It might be mentioned here that many exercises were borrowed and reworked from the excellent monographs of Titchmarsh [1] and Whittaker and Watson [2]. Within the text, the reader will also find problems, which range from very easy to somewhat difficult. It can be expected that a careful reader will complete all these exercises. This book is intended for undergraduate level students majoring in pure and applied mathematics (also in physics), but even graduate students can find here very useful information, which previously could only be detected in scientific monographs. Despite the fact that this text is standard for universities, however, there are some things that distinguish it from well-known texts in this subject. One difference in this text is the discussion of extended complex plane and the concept of complex infinity including Taylor’s and Laurent’s expansions at infinity. Another key aspect is the evaluation of improper integrals for multivalued functions of certain special form, and calculation of number series by residue theory. In regard to orthogonal polynomials (Legendre, Hermite, Chebyshev, trigonometric) and Bessel’s functions, they are considered here to a sufficient degree of generality and their asymptotic behavior with respect to different parameters are proved. In addition, we prove theorems on expanding continuous functions that have piecewise continuous derivative associated with an orthogonal system of eigenfunctions that correspond to given polynomials. But the major difference in this text (compared with known books) is in consideration of the method of stationary phase for real integrals and of the Laplace’s method (saddle point method) for the complex curve integrals. It can be also mentioned here that the Cardano’s formulae are considered in their general form for polynomials of degree three. The systematic and careful consideration of the Weierstrass and Jacobi elliptic functions, and their many applications, can be considered as one of the most important features of this book. We have partly used here the approach of Whittaker and Watson [2]. Last but not least, we want to say that when writing the Laplace’s method we were greatly influenced by the excellent book by Sveshnikov and Tikhonov [3] and when writing the part of special functions (especially some orthogonal polynomials and their properties) we were inspired by very advanced book by Nikiforov and Uvarov [4].
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Complex Analysis and Special Functions
نظرات کاربران