Texts on physics, maths and programming (Несколько текстов для зачёта), страница 7

2015-12-04СтудИзба

Описание файла

Файл "Texts on physics, maths and programming" внутри архива находится в папке "3". Документ из архива "Несколько текстов для зачёта", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "английский язык" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "английский язык" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "Texts on physics, maths and programming"

Текст 7 страницы из документа "Texts on physics, maths and programming"

Hierarchy Theorem (A) With the boundary condition fn (∞) = 1, we have for all n

(3.24)

and

(3.25)

Thus, the sequences and {fn (x)} are all monotonic, with

(3.26)

and

1<f1(x)<f2(x)<f3(x)<

(3.27)

at all finite and positive x.

(B) With the boundary condition fn (0) = 1, we have for all odd n = 2m + 1 an ascending sequence

(3.28)

but for all even n = 2m, a descending sequence

(3.29)

furthermore, between any even n = 2m and any odd n = 2l + 1

(3.30)

Likewise, at any x > 0, for any even n = 2m

(3.31)

whereas for any odd n = 2l + 1

(3.32)

Remarks:

1. The validity of Eqs. Figs. (3.24) and (3.25) for the boundary condition fn (∞) = 1 was established in [4]. The validity of Eqs. Figs. (3.28), (3.29), (3.30), (3.31) and (3.32) for the boundary condition fn (0) = 1 is the new result of this paper, which we shall establish.

2. As we shall also show, the lowest eigenvalue E of the Hamiltonian T + V is the limit of the sequence {En} with

(3.33)

Thus, the boundary condition fn (∞) = 1 yields a sequence, in accordance with (3.26),

E1>E2>E3> >E,

(3.34)

with each member En an upper bound of E, similar to the usual variational iterative sequence.

3. On the other hand, with the boundary condition fn (0) = 1, while the sequence of its odd members n = 2l + 1 yields a similar one, like (3.34), with

E1>E3>E5> >E,

(3.35)

its even members n = 2m satisfy

E2<E4<E6< <E.

(3.36)

It is unusual to have an iterative sequence of lower bounds of the eigenvalue E. Together, these sequences may be quite efficient to pinpoint the limiting E.

The proof of the above generalized hierarchy theorem depends on several lemmas that are applicable to both boundary conditions: (A) fn (∞) = 1 and (B) fn (0) = 1; these lemmas will be established first, and then followed by the proof of the theorem.

Lemma 1

For any pair fm (x) and fl (x)

(3.37)

and

(3.38)

Proof

According to (3.14)

(3.39)

Also by definition (3.15),

(3.40)

Their difference gives

(3.41)

From (3.14),

(3.42)

Let xl+1 be defined by (3.19). Multiplying (3.41) by fl (xl+1) and (3.42) by fm (xl+1) and taking their difference, we have

(3.43)

in which the unsubscripted x acts as a dummy variable; thus [fm (x)] means [fm] and [fm (xl+1)] means fm (xl+1) · [1], etc.

(i) If (fm (x)/fl (x))′ < 0, then for x < xl + 1

(3.44)

In addition, since w′ (x) < 0 and , we also have for x < xl+1

(3.45)

Thus, the function inside the square bracket on the right-hand side of (3.43) is positive for x < xl+1. Also, the inequalities Figs. (3.44) and (3.45) both reverse their signs for x > xl+1. Consequently, the right-hand side of (3.43) is positive definite, and so is its left side. Therefore, on account of Figs. (3.23A) and (3.23B), (3.37) holds.

(ii) If (fm (x)/fl (x))′ > 0, we see that for x < xl+1, (3.44) reverses its sign but not (3.45). A similar reversal of sign happens for x > xl+1. Thus, the right-hand side of (3.43) is now negative definite and therefore . Lemma 1 is proved. 

The following lemma was already proved in [4]. For the convenience of the readers, we also include it in this paper. Let

η=η(ξ)

(3.46)

be a single-valued differentiable function of ξ in the range between a and b with

0 a ξ b

(3.47)

and with

η(a) 0.

(3.48)

Lemma 2

(i) The ratio η/ξ is a decreasing function of ξ for a < ξ < b if

(3.49)

and

(3.50)

(ii) The ratio η/ξ is an increasing function of ξ for a < ξ < b if

(3.51)

and

(3.52)

Proof

Define

(3.53)

to be the Legendre transform L (ξ). We have

(3.54)

and

(3.55)

Since (3.49) says that L (a  0 and (3.50) says that for a < ξ < b, these two conditions imply L (ξ) < 0 for a < ξ < b, which proves (i) in view of (3.55). The proof of (ii) is the same, but with inequalities reversed. 

Lemma 3

For any pair fm (x)  and fl (x)

(i) if over all x > 0,

(3.56)

and (ii) if over all x > 0,

(3.57)

Proof

From Figs. (3.17) and (3.18), we have

(3.58)

and

(3.59)

Define

(3.60)

In any local region of x where , we can regard η = η (ξ) through η (x) = η (ξ (x)). Hence, we have

(3.61)

where

(3.62)

and

(3.63)

where

(3.64)

(i) If (fm/fl)′ < 0, from Lemma 1, we have

(3.65)

From w′ (x) < 0 and the definition of xm + 1 and xl + 1, given by (3.19), we have

xm+1<xl+1,

(3.66)

(3.67)

We note that from Figs. (3.17) and (3.18) Dm + 1 (x) and Dl + 1 (x) are both positive continuous functions of x, varying from at x = 0,

Dm+1(0)=Dl+1(0)=0

(3.68)

to at x = ∞

Dm+1()=Dl+1()=0

(3.69)

with their maxima at xm + 1 for Dm + 1 (x) and xl + 1 for Dl + 1 (x), since in accordance with Figs. (3.58), (3.59) and (3.67),

(3.70)

From Figs. (3.64) and (3.65), we see that r′ (x) is always <0. Furthermore, from (3.62), we also find that the function r (x) has a discontinuity at x = xl + 1. At x = 0, r (0) satisfies

(3.71)

As x increases from 0, r (x) decreases from r (0), through

r(xm+1)=0,

(3.72)

to −∞ at x = xl + 1−; r (x) then switches to +∞ at x = xl + 1+, and continues to decrease as x increases from xl + 1+. At x = ∞, r (x) becomes

(3.73)

It is convenient to divide the positive x-axis into three regions:

(3.74)

Table 1 summarizes the signs of , , r, and r′ in these regions. Assuming (fm/fl)′ < 0 we shall show separately the validity of (3.56), (Dm + 1/Dl + 1)′ < 0, in each of these three regions.

Table 1.

The signs of , , , , r (x), and r′ (x) in the three regions defined by (3.74), when

Region

r (x)

r′ (x)

I

>0

>0

>0

>0

>0

< 0

II

<0

>0

<0

>0

<0

<0

III

<0

<0

<0

<0

>0

<0

Since

(3.75)

Dm + 1 (x) is decreasing and Dl + 1 (x) is increasing; it is clear that (3.56) holds in (II).

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5224
Авторов
на СтудИзбе
427
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее