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2025年秋季学期 偏微分方程课程主页

基本信息

主讲教师: 章俊彦, yx3x@ustc.edu.cn

    助教:
  • 周芾,邮箱:zf010309@mail.ustc.edu.cn
  • 张源意,邮箱:wz10231027@mail.ustc.edu.cn
  • 涂远鹏,邮箱:typ23000101@mail.ustc.edu.cn

时间与地点:东区5204, 第10-18周 1(3,4)、3(1,2)、4(8,9).

上课班级:2024级数学科学学院、2024级少年班学院数学平台。

本课程进度快、内容多、计算量大,几乎无法考前突击。请认真完成作业,非必要情况请不要缺课(包括习题课)!课程录像在瀚海教学网发布!

预备知识

数学分析(多变量微积分、傅立叶级数为主)、常微分方程(只需会常见类型ODE求解即可)

课程内容

教材:自编讲义,主要参照[1], [2], [5]编写,请在课程QQ群下载。
讲义目前版本请点击这里下载,最后更新时间:2025年12月11日。
目前版本(20251211)相较上一版本(20251120)的勘误表请点击这里下载。
该版本后续还会调整部分习题等内容。
目前计划讲到第5.2节为止所有不打星号的章节。可能补充的内容(不计入考试范围):第1.4、2.6、6.1节等。

    主要参考书:(电子版请在课程QQ群下载)
  • [1] Lawrence C. Evans. Partial Differential Equations (2nd edition), Graduate Studies in Mathematics 19, AMS, 2010. (前四章)
  • [2] 姜礼尚、陈亚浙、刘西垣、易法槐.《数学物理方程讲义》第三版,高等教育出版社,2007.
  • [3] 周蜀林.《偏微分方程》,北京大学出版社, 2008.
  • [4] Sung-Jin Oh. Lectures Notes for MATH 222A , UC Berkeley.
  • [5] Elias M. Stein, Rami Shakarchi. Fourier Analysis: An Introduction. Princeton Lectures on Analysis I. (第5、6章)

课程内容: 本班授课内容与赵老师班上基本一致,授课顺序可能略有不同。

    本课程主要讲授古典偏微分方程的显式求解方法,主要内容包括:
  • 特征线法:传输方程、Burgers方程的求解.
  • 傅立叶变换与能量法:欧氏空间中的波动方程、热方程的求解.
  • 分离变量法:一维边值问题求解、特殊区域调和函数求解、特征值问题(一维)。
  • 极大值原理:热方程的弱极值原理、调和函数的平均值原理和极值原理及其若干推论、调和函数的可去奇点。
  • 格林函数法:位势方程的求解.
  • 其它可能的补充内容(不纳入考试范围):震荡积分的驻相法与色散方程的衰减估计、(-Δ)的主特征值变分原理、变分法(最小作用量原理)等。
考试和成绩:

总评:由作业分、课堂测验、期末考试构成,比例视期末考试情况而定。当平时分或小测验得分低于期末考试卷面分时,对应成绩会被期末考试卷面分替代。

课堂测验:12月18日 周四 16:00-17:20. 教室:5204、5202,座位表点击这里查看。不参加的同学小测成绩(折合为百分制)等于期末考试卷面成绩。

期末考试:2026年1月16日 14:30-16:30(或17:00),教室:5201、5202.
期末考试和赵老师班上统考,会有必做题和若干“二选一”的选做题,考试卷面满分可能大于100分。
期末考试由本人和助教共同改卷,改完后本人逐一复核,本班不再安排查卷。

期末考试范围:第5.2节为止所有不打星号的章节。另外:第2.4节的命题2.4.7上课没讲所以不考,第3.4节不考,第4.3节只要求掌握命题4.3.6和推论4.3.7以及我们的时候布置的习题。

作业与习题课:

作业:允许讨论,但请独立完成,若被发现抄袭则该次作业零分。

    作业规则:
  • 作业在本页面和课程QQ群发布,会注明截止日期。
  • 迟交政策:迟交的作业会正常批改和打分,但会被注明迟交,在计算总评时会有一定扣分。
  • 作业分组情况:A组是交流生和学号≤PB24000310的同学,作业由周芾批改;B组是学号在PB24000323到PB24010484之间的同学,作业由张源意批改;C组是学号≥PB24010485的同学,作业由涂远鹏批改。请在作业本上标注你的组号。
  • 请尽量交纸质版作业。若交电子版,则请转换成PDF形式(例如使用“扫描全能王”等类似app,或者用LaTeX等排版软件)。不接受批改照片形式的作业以及没注明姓名、学号的作业。

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周次 日期 内容 作业 截止日期
  第10周     11.10     课程简介、传输方程(1.1节)     [1.1] 2, 3     作业一,TeX源码,11.27下课前交  
  11.12     传输方程(1.2节)、一维波动方程(2.1.1-2.1.2节)     无  
  11.13     一维波动方程(2.1.3-2.1.5节)     [2.1] 1, 2, 3, 4  
  第11周     11.17     高维波动方程(2.1.5-2.2.1节)     无  
  11.19     高维波动方程(2.2.2-2.2.3节)     [2.2] 3, 问题1(该题选做)  
  11.20     有限传播速度、能量法(2.3节)     [2.3] 3  
  第12周     11.24     Bootstrap方法(习题2.3.4,不作要求)、
  傅立叶变换解热方程(2.4.1节、附录C.1)  
  [2.4] 2, 3, 4     作业二,TeX源码,12.8下课前交  
  11.26     热方程解的性质(2.4.2-2.4.3节)、Plancherel恒等式(附录C.1)     [2.4] 8, 问题2; [C.1] 问题2  
  11.27     波动方程的能量渐近均分原理(2.5节)     选做:[2.5] 1、[C.1] 问题7  
  第13周     12.1     震荡积分简介(2.6节,不作要求)     无  
  12.3     分离变量法:波动方程(3.1.1-3.1.2节)     [3.1] 2, 5, 6     作业三,TeX源码,12.22下课前交  
  12.4     习题课:助教(张源意)讲作业一     无  
  第14周     12.8     分离变量法:波动方程(3.1.3节)、热方程(3.2节)     [3.2] 3, 5以及一个选做题  
  12.10     (-Δ)算子的主特征值变分原理(3.4.2节,不作要求)、
  分离变量法:特殊区域的调和函数(3.3节)  
  [3.4] 6  
  12.11     习题课:助教(周芾)讲作业二     无  
  第15周     12.15     分离变量法:特殊区域的调和函数(3.3节)、
  位势方程的求解(5.1节)  
  [3.3] 1, 4  
  12.17     格林函数(5.2节)     无     作业四,TeX源码, 1.5下课前交  
  12.18     课堂测验 16:00-17:20     无  
  第16周     12.22     格林函数(5.2节)、热方程的极大值原理(4.1节)     [5.2] 3,[4.1] 3、4、问题1(选做)  
  12.24     调和函数的性质(4.2节)     [4.2] 3、5,[5.2] 3  
  12.25     习题课:助教(涂远鹏)讲作业三     无  
  第17周     12.29     调和函数的性质(4.2节)     [4.2] 6、8  
  12.31     调和函数的性质(4.2节)、椭圆算子的极值原理(4.3.1节部分)     [4.3] 5  
  1.1     元旦放假     无     补交作业最后期限:
  1.5(纸质版)、1.7(电子版)  
  第18周     1.5     对数梯度估计(4.3.2节,不作要求)
  期末复习  
  无  
  1.7     习题课:讲作业四     无  
  1.8     答疑课     无