三角公式
三角函数
sinxcosx=2ieix−e−ix=2eix+e−ix
加减
sin(x+y)sin(x−y)cos(x+y)cos(x−y)=sinxcosy+cosxsiny=sinxcosy−cosxsiny=cosxcosy−sinxsiny=cosxcosy+sinxsiny
和差化积
sinx+sinysinx−sinycosx+cosycosx−cosy=2sin2x+ycos2x−y=2cos2x+ysin2x−y=2cos2x+ycos2x−y=−2sin2x+ysin2x−y
积化和差
sinxsinycosxcosysinxcosycosxsiny=21[cos(x−y)−cos(x+y)]=21[cos(x+y)+cos(x−y)]=21[sin(x+y)+sin(x−y)]=21[sin(x+y)−sin(x−y)]
万能公式
sinxcosxtanx=1+tan22x2tan2x=1+tan22x1−tan22x=1−tan22x2tan2x
算符
微分算符 ∇
∇=∂x∂i+∂y∂j+∂z∂k
梯度
∇f=∂x∂fi+∂y∂fj+∂z∂fk
散度
∇⋅F=∂x∂Fx+∂y∂Fy+∂z∂Fz
旋度
∇×F=i∂x∂Fxj∂y∂Fyk∂z∂Fz
拉普拉斯算符 Δ
Δ=∇2=∂x2∂2+∂y2∂2+∂z2∂2
Kronecker delta
δij={10i=ji=j
Stirling 公式
n!∼2πn(en)n
lnn!=nlnn−n+21ln(2πn)+O(n1)
Wallis 公式
2π=n→∞lim[(2n−1)!!(2n)!!]22n+11
Euler 公式
eix=cosx+isinx
量子力学
Schrodinger 方程
iℏ∂t∂ψ=H^ψ
H^=−2mℏ2∇2+V
定态薛定谔方程
H^ψ=EψΨ=ψe−iEt/ℏ
动量算符
p^=−iℏ∇
含时期望值
dtd<Q>=ℏi<[Q,H]>+<∂t∂Q^>
能量期望值
<H>=<E>
海森堡不确定性关系
σxσp≥2ℏ
广义不确定性关系
σAσB≥2i1<[A,B]>
积分公式
三角函数
∫xsin(ax)dx=a21sin(ax)−axcos(ax)
∫xcos(ax)dx=a21cos(ax)+axsin(ax)
指数积分
∫0∞xne−x/adx=n!an+1
Gauss 积分
∫−∞∞e−x2/2σ2dx=2πσ2
∫0∞x2ne−x2/a2dx=πn!(2n)!(2a)2n+1
∫0∞x2n+1e−x2/a2dx=2n!a2n+2
分部积分
∫udv=uv−∫vdu
Taylor 展开
f(x)=n=0∑∞cn(x−a)n
cn=n!f(n)(a)
Laurent 展开
f(z)=n=−∞∑∞cn(z−z0)n
cn=2πi1∮C(z−z0)n+1f(z)dz
Fourier 级数
f(x)=n=−∞∑∞cneiT2πnx
cn=⟨f(x),eiT2πnx⟩=T1∫0Tf(x)e−iT2πnxdx
Fourier 变换
F(k)=∫−∞∞f(x)e−ikxdx
Fourier 逆变换
f(x)=∫−∞∞F(k)eikxdk
Laplace 变换
Laplace 变换
F(s)=L[f(t)]
F(s)=∫0∞f(t)e−stdt
Laplace 逆变换
f(t)=L−1[F(s)]
f(t)=2πi1∫γ−i∞γ+i∞F(s)estds
Gauss 公式
∫V∇⋅FdV=∮SF⋅dS
Stokes 公式
∮CF⋅dl=∫S(∇×F)⋅dS
Green 公式
∮CF⋅dl=∫S(∇×F)⋅dS
Cauchy 公式
f(z0)=2πi1∮Cz−z0f(z)dz
不等式
均值不等式
算术平均数
na1+a2+⋯+an≥na1a2⋯an
几何平均数
na1a2⋯an≤na1+a2+⋯+an
调和平均数
a11+a21+⋯+an1n≤na1+a2+⋯+an
Cauchy-Schwarz 不等式
⟨f,g⟩2≤⟨f,f⟩⟨g,g⟩
Minkowski 不等式(三角不等式)
∥f+g∥p≤∥f∥p+∥g∥p
Holder 不等式
p,q,r∈[1,∞) and p1+q1=r1
∥fg∥r≤∥f∥p∥g∥q
Schur 不等式
For x,y,z≥0∈R and t>0:
xt(x−y)(x−z)+yt(y−x)(y−z)+zt(z−x)(z−y)≥0
Gronwall 不等式
β,u are continuous real functions on [a,∞) or [a,b] or [a,b), if β(t)≥0 and u(t) satisfies:
dtdu(t)≤β(t)u(t)
then:
u(t)≤u(a)e∫atβ(s)ds
能量模不等式
S(x) is cubic spline function (polynomial of degree 3), ϕ(x)∈C2[a,b] and they satisfy the same interpolation conditions, then:
∫ab∣ϕ′′(x)∣2dx≥∫ab∣S′′(x)∣2dx
重要函数
Gamma 函数
Γ(x)=∫0∞tx−1e−tdt
Beta 函数
B(x,y)=∫01tx−1(1−t)y−1dt
Riemann Zeta 函数
ζ(s)=n=1∑∞ns1=Γ(s)1∫0∞ex−1xs−1dx(Re(s)>1)
Bessel 贝塞尔函数
Jn(x)=m=0∑∞m!(n+m)!(−1)m(2x)n+2m
Legendre 勒让德多项式
Pn(x)=2nn!1dxndn(x2−1)n
Hermite 厄米多项式
Hn(x)=(−1)nex2dxndne−x2
Laguerre 拉盖尔多项式
Ln(x)=n!exdxndn(xne−x)
Chebyshev 切比雪夫多项式
Tn(x)=cos(narccosx)
Bernoulli 多项式
Is a series of Bn(x) that satisfies:
{B0(x)=1,Bn′(x)=nBn−1(x)∫01Bn(x)dx=0,x∈N
Bernoulli 数:
bn=n!Bn(0),n=2,3,…