Python数值和符号算法计算及3D视图物理数学波形方程

要点

1. Python数值和符号计算及3D可视化以下物理方程：
   1. 物理数学方程分析：二分算法和牛顿-拉夫森算法解方程根。最小二乘法拟合方程和数据。短期傅里叶变换和小波分析非平稳信号。使用主成分分析复杂和大型数据集，提取时空相关性，分形维数测定。
   2. 非线性震动常微分方程：四阶龙格-库塔法求解和绘制受迫振荡器常微分方程。符合计算谐振子解。计算方形台球内的轨迹并生成动画结果。二阶Verlet积分算法求解射弹的轨迹。求解天王星和海王星的轨道及其相互作用。
   3. 波形方程和流体力学偏微分方程：蛙跳算法求解波动方程。解具有摩擦力的悬链线波浪方程。计算二维波的解析解。数值求解振动膜的波动方程。使用 Lax-Wendroff 法解平流方程。解一维孤波 KdV 方程和绘制动画结果。解二维孤波正弦-戈登方程。解三种流体状态下纳维-斯托克斯方程。
   4. 电磁拉普拉斯方程和泊松方程转换为有限差分方程：解三角形导体内的拉普拉斯方程并绘制图形。创建极坐标图并绘图。计算电荷电势并绘制电场图形。3D图形确定导电平面电荷电场。可视化电荷的电子场线及其图像。时域有限差分解不同方向波麦克斯韦方程组并绘制结果图。解电报传输波形方程并绘制动画结果。洛伦兹场计算和绘图。视觉效果观察电荷运动。计算薄膜反射和透射光的强度分布和光谱。
   5. 量子力学薛定谔积分方程：四阶龙格-库塔法解一维谐振子波函数的薛定谔方程。符号计算求解一维谐振子波函数的薛定谔方程。计算求解任意势的薛定谔方程。使用努梅罗夫算法数值求解薛定谔方程的束缚态。解动量空间中 Delta 壳势的束缚态。模拟射线自发衰减并触发盖革计数器声音。解勒让德多项式常微分方程并使用四阶龙格-库塔法绘制结果图形。使用四阶龙格-库塔法求解氢的薛定谔方程并计算径向密度。有限差分算法求解瞬态薛定谔方程。动画可视化和计算谐振子内波包运动。计算和动画绘制谐振子带电粒子的波包。计算散射并评估球面贝塞尔和诺依曼函数。求解方形台球桌上波包运动的瞬态薛定谔方程。计算规则库仑散射波函数。计算谐振子的相干格劳伯态并绘制动画结果。符号计算氢的超精细分裂。数值计算纠缠量子态的哈密顿量、特征值和特征向量。线性代数构数值计算夸克的对称群算子的矩阵。使用大都会算法模拟经典轨迹的变化，使用费曼路径积分确定基态概率。

Python符号和数值计算球谐函数示例

球谐函数是数学和物理学中用来描述各种现象的强大工具。 它们可用于模拟物理现象，例如声波、传热，甚至量子系统，并且每当您在球坐标中处理偏微分方程时，它们就会出现。 在此，我们将探讨什么是球谐函数、它们最重要的属性、它们的工作原理以及它们为何如此有用。 最后，我们将了解如何在 Python 中以数字和符号方式使用它们。 我们将为这些函数创建我们自己的可视化，以便您可以自己使用它们。

球谐函数是根据球体上的角坐标（纬度和经度）定义的，并且具有以下属性：它们是拉普拉斯算子的角部分的本征函数。在球坐标中，拉普拉斯算子应用于函数