0
EN
1
المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

Lane-Emden Differential Equation

المؤلف:  Chandrasekhar, S

المصدر:  An Introduction to the Study of Stellar Structure. New York: Dover

الجزء والصفحة:  ...

22-6-2018

3245

+

-

20

Lane-Emden Differential Equation

LaneEmden

A second-order ordinary differential equation arising in the study of stellar interiors, also called the polytropic differential equations. It is given by

 1/(xi^2)d/(dxi)(xi^2(dtheta)/(dxi))+theta^n=0

(1)

 1/(xi^2)(2xi(dtheta)/(dxi)+xi^2(d^2theta)/(dxi^2))+theta^n=(d^2theta)/(dxi^2)+2/xi(dtheta)/(dxi)+theta^n=0

(2)

(Zwillinger 1997, pp. 124 and 126). It has the boundary conditions

theta(0) = 1

(3)

[(dtheta)/(dxi)]_(xi=0) = 0.

(4)

Solutions theta(xi) for n=0, 1, 2, 3, and 4 are shown above. The cases n=0, 1, and 5 can be solved analytically (Chandrasekhar 1967, p. 91); the others must be obtained numerically.

For n=0 (gamma=infty), the Lane-Emden differential equation is

 1/(xi^2)d/(dxi)(xi^2(dtheta)/(dxi))+1=0

(5)

(Chandrasekhar 1967, pp. 91-92). Directly solving gives

 d/(dxi)(xi^2(dtheta)/(dxi))=-xi^2

(6)

 intd(xi^2(dtheta)/(dxi))=-intxi^2dxi

(7)

 xi^2(dtheta)/(dxi)=c_1-1/3xi^3

(8)

 (dtheta)/(dxi)=(c_1-1/3xi^3)/(xi^2)

(9)

 theta(xi)=intdtheta=int(c_1-1/3xi^3)/(xi^2)dxi

(10)

 theta(xi)=theta_0-c_1xi^(-1)-1/6xi^2.

(11)

The boundary condition theta(0)=1 then gives theta_0=1 and c_1=0, so

 theta_1(xi)=1-1/6xi^2,

(12)

and theta_1(xi) is parabolic.

For n=1 (gamma=2), the differential equation becomes

 1/(xi^2)d/(dxi)(xi^2(dtheta)/(dxi))+theta=0

(13)

 d/(dxi)(xi^2(dtheta)/(dxi))+thetaxi^2=0,

(14)

which is the spherical Bessel differential equation

 d/(dr)(r^2(dR)/(dr))+[k^2r^2-n(n+1)]R=0

(15)

with k=1 and n=0, so the solution is

 theta(xi)=Aj_0(xi)+Bn_0(xi).

(16)

Applying the boundary condition theta(0)=1 gives

 theta_2(xi)=j_0(xi)=(sinxi)/xi,

(17)

where j_0(x) is a spherical Bessel function of the first kind (Chandrasekhar 1967, p. 92).

For n=5, make Emden's transformation

theta = Ax^omegaz

(18)

omega = 2/(n-1),

(19)

which reduces the Lane-Emden equation to

 (d^2z)/(dt^2)+(2omega-1)(dz)/(dt)+omega(omega-1)z+A^(n-1)z^n=0

(20)

(Chandrasekhar 1967, p. 90). After further manipulation (not reproduced here), the equation becomes

 (d^2z)/(dt^2)=1/4z(1-z^4)

(21)

and then, finally,

 theta_5(xi)=(1+1/3xi^2)^(-1/2).

(22)

 


REFERENCES:

Chandrasekhar, S. An Introduction to the Study of Stellar Structure. New York: Dover, pp. 84-182, 1967.

Iyanaga, S. and Kawada, Y. (Eds.). Encyclopedic Dictionary of Mathematics. Cambridge, MA: MIT Press, p. 908, 1980.

Seshadri, R. and Na, T. Y. Group Invariance in Engineering Boundary Value Problems. New York: Springer-Verlag, p. 193, 1985.

Zwillinger, D. Handbook of Differential Equations, 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, pp. 124 and 126, 1997.

اخر الاخبار

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد