2025年3月2日 星期日

[書評] 偏微分方程教程

這大概是一本難度介於學士班到碩士班難度的教科書,內容完整詳盡且大多配有適量的習題與計算題。

簡評:兼顧理論證明與計算實例的教科書,不深入著墨過度複雜的分析技巧,適合初學偏微分方程的讀者。

全書共分八章,首章介紹了偏微分方程式的概念及其基本的術語如「階(order)」、「解(solution)」並區分線性與非線性,並依此介紹數個經典的偏微分方程式。隨後這些微分方程式會搭配相應的定解條件,無論是初值條件或邊界條件,可惜的是似乎沒有介紹在全空間上無窮遠處的限制條件等。接著在第 2 至 6 章依次介紹一階偏微分方程、三類二階偏微分方程式的性質與分類(雙曲、拋物與橢圓型)。有意思的是誠如作者序言所說,多數偏微分方程式的書對於一階方程式的結果琢磨甚少,甚至在許多工程數學的書籍是略而不提(或留作常微分方程中的習題順便補充概念)。

基於作者的編排順序,特徵曲線或特徵曲面的概念是很自然地被引出來,從而指引偏微分方程式的分類。本書作者亦注意到變量數及階數不匹配時,有諸多情況在傳統教材中可能有不完全分類的情況,故為此另闢一節說明其相關的要旨,也承認這些情形並沒有適當的類別稱呼之。(不過幸運的是,這些情況似乎在我自身的研究並未出現過,或者探討的情形亦不是那麼重要?)

自第 4 至第 6 章的結果在大部分經典的偏微分方程式的教科書中都可以找到,因此在此部分值得提的習題數量相較於其他教科書更為豐富(但多半不難)。最後兩章則是介紹 Fourier 變換球解偏微分方程式、Cauchy-Kovaleskaya 定理及 Lewy 反例。前者對於線性偏微分方程式(無論階數)都有很直接的功效而獲得解的表達式(至多需要在 Schwartz 空間中而使用逆 Fourier 變換),而後者則在特定條件下(例如係數均是解析函數)可以確保偏微分方程式在局部區域下存在解析解,而 Lewy 反例則指出係數如果僅只是光滑但不解析函數時,其對應的局部解甚至不是 $C^1$ 解。值得一提的是 Lewy 反例實際上是考慮複係數的偏微分方程式,但本書作者指出如何從此反例建構出對應的實偏微分方程式而確保 $C^1$ 解的不存在性,這件事情我似乎在其他教科書中沒有看到過(也可能我讀的太少了?)

參考連結:

ISBN:9787030151537
規格:208頁 / 普通級 / 初版
出版地:中國
出版日期:2005/06/01

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