NFYA04070U Matematik F (MatF)
Mathematics for Physicists (MatF)
Bacheloruddannelsen i de fysiske fag
Bacheloruddannelsen i naturvidenskab og it
Formålet med kurset er at stifte bekendskab med de vigtigste metoder indenfor vektoranalysen samt de almindeligste partielle differentialligninger der optræder i fysikken.
Kurset bygger videre på den studerendes tidligere matematiske kunnen. Ved at gennemgå en række nye emner får den studerende nogle matematiske værktøjer, som kan bruges videre i fysikstudiet. Det drejer sig især om forståelsen af felter i fysikken i kurserne Elektromagnetisme 1 og senere kvante- og kontinuumsmekanik. Desuden introduceres elementær Hilbertrumsteori og Fourieranalyse, som har udbredt anvendelse i alle grene af fysikken.
Emneordene er:
Vektoranalyse, gradient, divergens, rotation; Linie-, plan- og
rumintegraler; Gauss., Greens og Stokes sætninger. Vektoranalyse i
kartesiske, polære- og sfæriske koordinater. Hilbert rum,
egenfunktioner, Sturm-Liouville problemer, Fourierrækker samt
Fourierintegraler. Diracs Deltafunktion og foldningsteoremet.
Vigtige partielle differentialligninger i fysikken: Diffusion,
bølgebevægelse, Laplace-, Poisson- og Schrödinger ligningerne.
Separation af variable. Poissons ligning separeret i kartesiske,
polære og i sfærsike koordinater. Kuglefunktioner.
Færdigheder
Efter at have afsluttet kurset vil de studerende kunne:
- Udføre vektoranalyse
- Anvende Gauss' Greens of Stokes sætninger
- Udføre linje, plan- og rumintegraler
- Anvende Fourierrækker og –integraler
- Skelne mellem tids-domæne og frekvens-domæne.
- Genkende en partiel differentialligning og anvende separation af variable til løsning af den.
- Genkende fælles træk hos en række fundamentale differentialligninger i fysikken og hvorledes løsningerne af disse kan beskrives i Hilbertrum.
Viden
I kurset lærer de studerende, hvordan mange fysiske problemer løses
ved at bruge en særlig gruppe differentialligninger og
differentialoperatorer. Den studerende vil via kurset opnå
forståelse for vektoranalyse og differentialoperatorer,
funktionsrum, Sturm-Liouville problemer, Fourierrækker og
–integraler. Foldning og Fouriertransfomation. Den studerende kan
beskrive Gauss’, Greens’ og Stokes’ sætninger og foretage simple
udregninger med dem.
Kompetencer
Den studerende vil få en række matematiske kompetencer, der
kan anvendes til løsning af mange centrale fysiske problemer.
Den studerende vil være istand til at forstå elementær analyse af
vektorfelter: Elektromagnetiske- tyngde- og strømningsfelter,
f.eks. gennem Maxwells ligninger eller Laplaceligningen. Den
studerende vil opnå indsigt i forskellige integraler og deres
ækvivalente beskrivelse i en anden dimension, samt være fortrolig
med at transformere mellem forskellige
koordinatsystemer.
Se Absalon for endelig kursuslitteratur. Nedenstående er et eksempel på forventet undervisningsmateriale.
K. F. Riley, H. P. Hobson og S. J. Bence: Essential Mathematical
Methods for the Physical Sciences, 2011(RH)
Feltteori og vektoranalyse, Forelesninger og opgaver i MEK1100 av
Bjørn Gjevik og Morten Wang Fagerland, Universitetet i
Oslo.
- Kategori
- Timer
- Eksamen
- 4
- Forberedelse
- 146
- Forelæsninger
- 28
- Teoretiske øvelser
- 28
- I alt
- 206
Som meritstuderende - klik her!
Som enkeltfags-studerende (efter- og videreuddannelse) - klik
her!
- Point
- 7,5 ECTS
- Prøveform
- Skriftlig prøve, 4 timer med opsyn.---
- Hjælpemidler
- Alle hjælpemidler tilladt
- Bedømmelsesform
- 7-trins skala
- Censurform
- Ekstern censur
- Reeksamen
Som ordinær.
Hvis der er ti eller færre studerende tilmeldt eksamen ændres denne til en mundtlig eksamen af cirka 25 minutters varighed uden forberedelse.
Kriterier for bedømmelse
se målbeskrivelser
Kursusinformation
- Sprog
- Dansk
- Kursuskode
- NFYA04070U
- Point
- 7,5 ECTS
- Niveau
- Bachelor
- Varighed
- 1 blok
- Placering
- Blok 3
- Skemagruppe
- A (tirs 8-12 + tors 8-17)
- Kursuskapacitet
- Ingen begrænsning
- Efter- og videreuddannelse
- Studienævn
- Studienævn for Fysik, Kemi og Nanoscience
Udbydende institut
- Niels Bohr Institutet
Udbydende fakultet
- Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Kursusansvarlige
- Jørgen Peder Steffensen (jps@nbi.ku.dk)