Texts on physics, maths and programming (Несколько текстов для зачёта), страница 9

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 9 страницы из документа "Texts on physics, maths and programming"

Our second step is to regard χ (x) as a new trial function, which satisfies

(T+V(x)+w(x))χ(x)=E0χ(x)

(4.14)

with w (x) being a step function,

(4.15)

and

(4.16)

We see that w (x) is now monotonic, with

w(x) 0

(4.17)

for the entire range of x from −∞ to +∞. The hierarchy theorem can be applied again, and that will lead from χ (x) to ψ (x), as we shall see.

4.1. Construction of the first trial function

We consider first the positive x region. Following Section 2.1, we begin with the usual perturbative power series expansion for

ψ(x)=e-gS(x)

(4.18)

with

gS(x)=gS0(+)+S1(+)+g-1S2(+)+

(4.19)

and

E=gE0(+)+E1(+)+g-1E2(+)+

(4.20)

in which Sn (+) and En (+) are g-independent. Substituting Figs. (4.18), (4.19) and (4.20) into the Schroedinger equation (4.2) and equating both sides, we find

(4.21)

(4.22)

etc. Thus, (4.21) leads to

(4.23)

Since the left side of (4.22) vanishes at x = 1, so is the right side; hence, we determine

E0(+)=1+λ,

(4.24)

which leads to

S1(+)=(1+λ)ln(1+x).

(4.25)

Of course, the power series expansion Figs. (4.19) and (4.20) are both divergent. However, if we retain the first two terms in (4.19), the function

(4.26)

serves as a reasonable approximation of ψ (x) for x > 0, except when x is near zero. By differentiating  (+), we find  (+) satisfies

(T+V(x)+u+(x)) (+)=gE0(+) (+)

(4.27)

where

(4.28)

In order to construct the trial function  (x) that satisfies the boundary condition (4.5), we introduce for x   0,

(4.29)

and

(4.30)

so that + (x) and its derivative +′ (x) are both continuous at x = 1, and in addition, at x = 0 we have +′ (0) = 0. For x   0, we observe that V (x) is invariant under

(4.31)

The same transformation converts + (x) for x positive to  (x) for x negative. Define

(4.32)

where

(4.33)

(4.34)

and

(4.35)

Both  (x) and its derivative ′ (x) are continuous at x = −1; furthermore, + (x) and  (x) also satisfy the continuity condition Figs. (4.4) and (4.5), as well as the Schroedinger equation Figs. (4.6a) and (4.6b), with the perturbative potentials v+ (x) and v- (x) given by

(4.36a)

and

(4.36b)

in which u+ (x) is given by (4.28),

(4.37)

(4.38a)

and

(4.38b)

In order that u+ (x), be positive for x > 0 and u- (x), positive for x < 0, we impose

(4.39)

in addition to the earlier condition λ > 0. From Figs. (4.28) and (4.37), we have

(4.40a)

and

(4.40b)

Likewise, from Figs. (4.38a) and (4.38b), we find

(4.41a)

and

(4.41b)

Furthermore, as x → ±1,

(4.42a)

and

(4.42b)

Thus, for x   0, we have

(4.43)

and, together with Figs. (4.36a) and (4.40a),

(4.44a)

for x positive. On the other hand for x   0, is not always positive; e.g., at x = 0,

which is positive for , but at x = −1+,

However, at x = −1, . It is easy to see that the sum can satisfy for x   0,

(4.44b)

To summarize: + (x) and  (x) satisfy the Schroedinger equation Figs. (4.6a) and (4.6b), with v± (x) given by Figs. (4.36a) and (4.36b),

(4.45a)

and

(4.45b)

and the boundary conditions Figs. (4.4) and (4.5). In addition, v± (x) satisfies

(4.46)

and the monotonicity conditions Figs. (4.7a) and (4.7b).

4.2. Construction of the second trial function

To construct the second trial function χ (x) introduced in (4.9), we define f± (x) by

(4.47a)

and

(4.47b)

To retain flexibility it is convenient to impose only the boundary condition (4.11) first, but not (4.10); i.e., at x = 0

χ+′(0)=χ-′(0)=0,

(4.48)

but leaving the choice of the overall normalization of χ+ (0) and χ (0) to be decided later. We rewrite the Schroedinger equations Figs. (4.12) and (4.13) in their equivalent forms

(4.49a)

and

(4.49b)

where

(4.50a)

and

(4.50b)

Because at x = 0, +′(0) =  ′(0) = 0, in accordance with (4.5), we have, on account of (4.48),

f+′(0)=f-′(0)=0.

(4.51)

So far, the overall normalization of f+ (x) and f (x) are still free. We may choose

(4.52)

From Figs. (4.6a), (4.47a), (4.49a) and (4.50a), we see that f+ (x) satisfies the integral equation (for x   0)

(4.53a)

Furthermore, from Figs. (4.6a) and (4.49a), we also have

(4.54a)

Likewise, f (x) satisfies (for x   0)

(4.53b)

and

(4.54b)

The function f+ (x) and f (x) will be solved through the iterative process described in Section 1. We introduce the sequences and for n = 1, 2, 3, … , with

(4.55a)

for x   0, and

(4.55b)

for x   0, where satisfies

(4.56a)

and

(4.56b)

Thus, Figs. (4.55a) and (4.55b) can also be written in their equivalent expressions

(4.57a)

for x   0, and

(4.57b)

for x   0. For n = 0, we set

(4.58)

through induction and by using Figs. (4.55a), (4.55b), (4.56a) and (4.56b), we derive all subsequent and . Because v± (x) satisfies Figs. (4.44a), (4.44b) and (4.46), the Hierarchy theorem proved in Section 3 applies. The boundary conditions f+ (∞) = f (−∞) = 1, given by (4.52), lead to , in agreement with Figs. (4.55a) and (4.55b). According to Figs. (3.24), (3.25), (3.26) and (3.27) of Case (A) of the theorem, we have

(4.59a)

(4.59b)

(4.60a)

at all finite and positive x, and

(4.60b)

at all finite and negative x. Since

(4.61a)

and

(4.61b)

with both v± (0) finite,

(4.62)

both exist. Furthermore, by using the integral equations Figs. (4.55a) and (4.55b) for and by following the arguments similar to those given in Section 5 of [3], we can show that

(4.63)

also exist. This leads us from the first trial function  (x) given by (4.3) to f+ (x) and f (x) which are solutions of

(4.64a)

and

(4.64b)

with

(4.65)

and the boundary conditions at x = 0,

(0)=f+′(0)=f-′(0)=0.

(4.66)

An additional normalization factor multiplying, say, f (x) would enable us to construct the second trial function χ (x) that satisfies Figs. (4.9), (4.10), (4.11), (4.12) and (4.13).

4.3. Symmetric vs asymmetric potential

As we shall discuss, the general description leading from the trial function χ (x) to the final wave function ψ (x) that satisfies the Schroedinger equation (4.2) may be set in a more general framework. Decompose any potential V (x) into two parts

(4.67)

Next, extend the functions Va (x) and Vb (x) by defining

(4.68)

Thus, both Va (x) and Vb (x) are symmetric potential covering the entire x-axis. Let χa (x) and χb (x) be the ground state wave functions of the Hamiltonians T + Va and T + Vb:

(T+Va(x))χa(x)=Eaχa(x)

(4.69a)

and

(T+Vb(x))χb(x)=Ebχb(x).

(4.69b)

The symmetry (4.68) implies that

(4.70)

and at x = 0

(4.71)

Choose the relative normalization factors of χa and χb, so that at x = 0

χa(0)=χb(0).

(4.72)

The same trial function (4.9) for the specific quartic potential (4.1) is a special example of

(4.73)

with

(4.74)

In general, from Figs. (4.69a) and (4.69b) we see that χ (x) satisfies

(4.75)

Depending on the relative magnitude of Ea and Eb, we define, in the case of Ea > Eb

(4.76a)

and

(4.77a)

otherwise, if Eb > Ea, we set

(4.76b)

and

(4.77b)

Thus, we have either

(4.78a)

at all finite x, or

(4.78b)

at all finite x. A comparison between Figs. (4.9), (4.10), (4.11), (4.12), (4.13), (4.14), (4.15), (4.16) and (4.17) and (4.73)(4.77a) shows that w (x) of (4.14) and the above differs only by a constant.

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
5192
Авторов
на СтудИзбе
433
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее