Sturm-Liouville problem

Sturm-Liouville problem

or  eigenvalue problem 

      in mathematics, a certain class of partial differential equations (partial differential equation) (PDEs) subject to extra constraints, known as boundary values (boundary value), on the solutions. Such equations are common in both classical physics (e.g., thermal conduction) and quantum mechanics (e.g., Schrödinger equation) to describe processes where some external value (boundary value) is held constant while the system of interest transmits some form of energy.

      In the mid-1830s the French mathematicians Charles-François Sturm (Sturm, Charles-François) and Joseph Liouville (Liouville, Joseph) independently worked on the problem of heat conduction through a metal bar, in the process developing techniques for solving a large class of PDEs, the simplest of which take the form [p(x)y′]′ + [q(x) − λr(x)]y = 0 where y is some physical quantity (or the quantum mechanical wave function) and λ is a parameter, or eigenvalue, that constrains the equation so that y satisfies the boundary values at the endpoints of the interval over which the variable x ranges. If the functions (function) p, q, and r satisfy suitable conditions, the equation will have a family of solutions, called eigenfunctions, corresponding to the eigenvalue solutions.

      For the more-complicated nonhomogeneous case in which the right side of the above equation is a function, f(x), rather than zero, the eigenvalues of the corresponding homogeneous equation can be compared with the eigenvalues of the original equation. If these values are different, the problem will have a unique solution. On the other hand, if one of these eigenvalues matches, the problem will have either no solution or a whole family of solutions, depending on the properties of the function f(x).

* * *


Universalium. 2010.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

Look at other dictionaries:

  • Sturm-Liouville-Problem — Ein klassisches Sturm Liouville Problem (nach Joseph Liouville und Charles François Sturm) ist folgendes Eigenwertproblem aus der Analysis: Finde alle komplexen Zahlen λ, für die die Differentialgleichung auf dem Intervall (a,b) eine Lösung… …   Deutsch Wikipedia

  • Sturm-Liouville theory — In mathematics and its applications, a classical Sturm Liouville equation, named after Jacques Charles François Sturm (1803 1855) and Joseph Liouville (1809 1882), is a real second order linear differential equation of the formwhere y is a… …   Wikipedia

  • Sturm-Liouville-Operator — In der Analysis handelt es sich bei dem Sturm Liouville Problem (nach Joseph Liouville und Charles François Sturm) um ein spezielles Randwertproblem, welches mit Methoden der Variationsrechnung behandelt werden kann. Dadurch ist es möglich, die… …   Deutsch Wikipedia

  • Sturm-Liouville-Randwertproblem — In der Analysis handelt es sich bei dem Sturm Liouville Problem (nach Joseph Liouville und Charles François Sturm) um ein spezielles Randwertproblem, welches mit Methoden der Variationsrechnung behandelt werden kann. Dadurch ist es möglich, die… …   Deutsch Wikipedia

  • Sturm-Liouville-Theorie — In der Analysis handelt es sich bei dem Sturm Liouville Problem (nach Joseph Liouville und Charles François Sturm) um ein spezielles Randwertproblem, welches mit Methoden der Variationsrechnung behandelt werden kann. Dadurch ist es möglich, die… …   Deutsch Wikipedia

  • Sturm (Begriffsklärung) — Sturm bezeichnet: Sturm, ein sehr starker Wind die österreichische Bezeichnung für einen teilvergorenen Traubenmost, siehe Federweißer militärisch einen Sturmangriff Sturm (Jünger), eine Erzählung von Ernst Jünger im Sport den Stürmer im Fußball …   Deutsch Wikipedia

  • Sturm-Liouvillesche Differentialgleichung — In der Analysis handelt es sich bei dem Sturm Liouville Problem (nach Joseph Liouville und Charles François Sturm) um ein spezielles Randwertproblem, welches mit Methoden der Variationsrechnung behandelt werden kann. Dadurch ist es möglich, die… …   Deutsch Wikipedia

  • Liouville, Joseph — ▪ French mathematician born March 24, 1809, Saint Omer, France died September 8, 1882, Paris       French mathematician known for his work in analysis, differential geometry, and number theory and for his discovery of transcendental numbers i.e …   Universalium

  • Der Sturm — Sturm bezeichnet: Sturm, ein sehr starker Wind en teilvergorenen Traubenmost, siehe Weinbau in Österreich militärisch ein Angriff Sturm (Jünger), eine Erzählung von Ernst Jünger im Sport den Stürmer im Fußball, siehe Stürmer (Fußball) im… …   Deutsch Wikipedia

  • Boundary value problem — In mathematics, in the field of differential equations, a boundary value problem is a differential equation together with a set of additional restraints, called the boundary conditions. A solution to a boundary value problem is a solution to the… …   Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”