数学物理方法公式总结如下,分领域整理如下:
一、经典力学
牛顿第二定律 $$F = ma$$
描述力与加速度的关系。
运动学公式
- 速度:$V = \frac{S}{t}$
- 位移:$S = Vt + \frac{1}{2}at^2$
- 动能定理:$F \cdot \Delta x = \Delta K$
- 万有引力定律:$F = G\frac{m_1m_2}{r^2}$。
能量守恒与动量守恒
- 动能:$K = \frac{1}{2}mv^2$
- 势能:$U = mgh$
- 动量守恒:$m_1v_1 + m_2v_2 = \text{常数}$。
二、电磁学
欧姆定律
$$V = IR$$
描述电压、电流与电阻的关系。
高斯定理
$$\nabla \cdot \mathbf{E} = \frac{\rho}{\varepsilon_0}$$
用于计算电场分布。
安培定律
$$\nabla \times \mathbf{H} = \mathbf{J} + \frac{\partial \mathbf{D}}{\partial t}$$
描述磁场与电流的关系。
三、波动与振动
波动方程
$$y = A\sin(kx - \omega t)$$
描述机械波的传播。
傅里叶变换
将时域信号转换为频域表示,公式为:
$$\mathcal{F}\{f(t)\}(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} f(t) e^{-i\omega t} dt$$
应用于信号处理与热学分析。
四、偏微分方程(PDE)
拉普拉斯方程
$$\nabla^2 \phi = 0$$
描述静电场与稳态温度分布。
薛定谔方程
$$i\hbar \frac{\partial \psi}{\partial t} = H\psi$$
量子力学核心方程,描述波函数演化。
热传导方程
$$\frac{\partial u}{\partial t} = \alpha \nabla^2 u$$
描述热量传导过程。
五、复变函数
柯西-黎曼方程
$$u_x = v_y, \quad u_y = -v_x$$
复变函数解析的充要条件。
欧拉公式
$$e^{i\theta} = \cos\theta + i\sin\theta$$
复数域中的重要恒等式。
六、微积分基础
导数与积分
- 导数公式:链式法则、乘积法则
- 积分公式:基本积分表、分部积分法。
微分方程
- 一阶线性方程:$y' + P(x)y = Q(x)$
- 二阶常微分方程:特征方程法、拉普拉斯变换法。
七、其他重要公式
功与功率: $$W = \int F \cdot dx = Fv$$ $$P = \frac{W}{t} = Fv$$ 热力学第一定律
$$\Delta U = Q - W$$
理想气体状态方程:
$$PV = nRT$$
电磁感应定律:
$$\varepsilon = -\frac{d\Phi_B}{dt}$$
$$F = nI^2R$$
以上公式覆盖数学物理方法的核心内容,实际应用中需结合具体问题选择适用理论。