學習偏微分方程需要具備什麼基礎知識?

偏微分方程學習


謝邀:題主提供的信息他少了,不同水平和方向的「偏微分方程」需要的知識基礎是差別很大的。本科生級別的偏微分方程的基礎主要是數學分析(多元),然後加一點點的複變函數和常微分方程。說句實話,這種水平偏微分方程其實用處不是很大。

如果是要學習弱解、Sobolev 空間和 L^2 估計理論,你需要的基礎是實變函數和一些泛函分析,evans在這方面是一個很好的入門書籍。

偏微分方程的理論結果很多都是「分析」工具發展的動力和直接應用。「變分法」是解偏微分方程一個工具,同時它也是非線性泛函分析的理論第一,如果你系統地學過後者,那麼前者你自然就學到了,如果你通過偏微分方程的書(比如evans)來學習「變分法」,那麼你至少對於「direct method」等基礎方法你會比較熟悉了。再比如吧,偏微分方程的 L^p 估計,如果你先學了CZ估計等調和分析的工具,那麼你理解起來就輕鬆簡單了,如果你沒學過也不是什麼天大的事情,只要是好的書(Elliptic Partial Differential Equations of Second Order)都會讓你「理論上」沒系統學過調和分析也能看懂這些,但是理解到什麼程度就不知道了。但是,如果你要學習Taylor那套偏微分方程,我建議你先學一學微分幾何和調和分析(偽微分運算元),我一直覺得他這套書寫得不怎麼樣,如果你沒學過偽微分運算元等基礎知識看得會異常痛苦。我其實已經暴露了當初咬牙系統地學調和分析的初心了。如果你要學習色散方程,那麼stein那套調和分析最好是先看一次。如果你系統地學習了非線性泛函分析,那麼你對各種基礎的解決偏微分方程方法會了解。

你分析功底越高,你學偏微分方程會越容易,但是你沒有這些功底,有些好書也能幫你走走捷徑。不過,一到研究水平,那麼你幾乎必須回頭學習那些分析工具,因為你研究新的問題往往要求你對分析工具具有比較徹底的了解,從而比較好改造。所以,偏微分方程的研究者幾乎都擅長泛函分析和調和分析。


謝邀。

學習本科的數理方程,也就是熱方程、波方程、調和方程三大二階線性方程,基本學過數分和復變就行了,調和方程那裡會用到一點復變;畢竟數理方程的基礎內容是很多工科專業也要學的,對數學的要求不會高到哪裡去。這些內容雖然基礎,但也很重要,比如 Green"s function, heat kernel等等都是非常重要的概念。

如果是學數學系的偏微分方程,也就是涉及到弱解、Sobolev space、先驗估計等等內容的PDE課程,那起碼要學過實變和線性泛函分析,以及數理方程的基本內容。這方面的知識入門可以看Evans。

再進階一點,橢圓方程可以看Gilbarg,Trudinger 的 Elliptic Partial Differential Equations of Second Order或者Qing Han 和 Fanghua Lin 的 Elliptic Partial Differential Equations;別的我也不太清楚了,畢竟我也不是做這個方向的。


數學物理方程:三類重要方程的性質

實變函數:Lebesgue積分理論

泛函分析:Hilbert空間,Lp空間,緊運算元的譜理論,對偶空間,弱拓撲


這個還要看具體的方向。往往要用到微分幾何,李群,外加調和分析等。基本的數學都需要知道。


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