L'équation de la chaleur

Le système de coordonnées cartésiennes fournit un modèle algébrique pour la géométrie euclidienne. Il utilise un ou plusieurs nombres, ou coordonnées, pour déterminer de manière unique la position d'un point dans l'espace. Dans un plan, deux droites perpendiculaires (l'axe des x et l'axe des y) sont utilisées, ce qui permet de décrire des formes géométriques par des équations algébriques. Cette fusion de l'algèbre et de la géométrie est appelée géométrie analytique.

Équation différentielle partielle hyperbolique linéaire du second ordre qui régit la propagation de divers types d'ondes. Dans sa forme la plus simple, elle s'écrit [latex]\frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = c^2 \nabla^2 u[/latex], où [latex]u(\vec{x},t)[/latex] est l'amplitude de l'onde, [latex]c[/latex] est la vitesse de l'onde, et [latex]\nabla^2[/latex] est l'opérateur de Laplace. Il modélise des phénomènes tels que les cordes vibrantes, les ondes sonores et les ondes lumineuses.

La caractéristique d'Euler est un invariant topologique, un nombre qui décrit la structure ou la forme d'un espace topologique indépendamment de la façon dont il est plié. Pour les polyèdres, elle est définie par la formule [latex]\chi = V - E + F[/latex], où V, E et F sont respectivement le nombre de sommets, d'arêtes et de faces. Pour une sphère, [latex]\chi = 2[/latex], tandis que pour un tore, [latex]\chi = 0[/latex].

Une solution fondamentale d'un opérateur différentiel partiel linéaire [latex]L[/latex] est une solution à l'équation [latex]Lu = delta(x)[/latex], où [latex]delta(x)[/latex] est la fonction delta de Dirac. Elle représente la réponse du système à une source ponctuelle ou à une impulsion. Une fois connue, la solution de l'équation inhomogène [latex]Lu = f(x)[/latex] peut être trouvée par convolution : [latex]u(x) = (G * f)(x)[/latex], où [latex]G[/latex] est la solution fondamentale.

Les lois de Morgan sont une paire de règles de transformation de l'algèbre de Boole qui sont fondamentales pour la conception de circuits numériques. La première loi stipule que la négation d'une conjonction est la disjonction des négations : [latex]\neg(P \land Q) \iff (\neg P) \lor (\neg Q)[/latex]. La seconde stipule que la négation d'une disjonction est la conjonction des négations : [latex]\neg(P \lor Q) \iff (\neg P) \land (\neg Q)[/latex].

Un collecteur différentiable est un espace topologique localement similaire à l'espace euclidien, permettant l'application du calcul. Chaque point a un voisinage homéomorphe à un sous-ensemble ouvert de [latex]\mathbb{R}^n[/latex]. Ces systèmes de coordonnées locales, appelés diagrammes, sont reliés par des fonctions de transition lisses, formant un atlas qui définit la structure différentiable du manifold.

Également connu sous le nom de méthode des indivisibles, ce principe stipule que si deux solides situés entre deux plans parallèles ont la propriété que chaque plan parallèle aux deux plans donnés les coupe en sections de même surface, alors les deux solides ont des volumes égaux. Il s'agit d'une méthode puissante pour calculer les volumes de formes complexes sans avoir recours au calcul.

Il s'agit d'un problème historique important en mathématiques. Sa résolution négative par Leonhard Euler en 1736 a jeté les bases de la théorie des graphes et préfiguré l'idée de topologie. Le problème demandait si les sept ponts de la ville de Königsberg pouvaient tous être traversés en un seul voyage sans revenir sur ses pas, le voyage se terminant sur la même masse terrestre qu'au départ.

Théorème fondamental en topologie et en géométrie stipulant que pour tout polyèdre convexe, le nombre de sommets (V), d'arêtes (E) et de faces (F) est lié par la formule [latex]V - E + F = 2[/latex]. Cette valeur, 2, est la caractéristique d'Euler d'une sphère, révélant une propriété topologique profonde indépendante de la forme spécifique du polyèdre.

Une équation différentielle partielle elliptique linéaire du second ordre qui décrit des systèmes dans un état stable ou d'équilibre. Elle s'écrit [latex]nabla^2 u = 0[/latex] ou [latex]Delta u = 0[/latex], où [latex]nabla^2[/latex] (ou [latex]Delta[/latex]) est l'opérateur de Laplace. Les solutions, appelées fonctions harmoniques, sont les fonctions les plus lisses possibles et représentent des potentiels dans des domaines tels que l'électrostatique, la gravitation et l'écoulement des fluides.

Le théorème Egregium (en latin "Théorème remarquable") stipule que la courbure gaussienne d'une surface est une propriété intrinsèque. Cela signifie qu'elle ne dépend que de la façon dont les distances sont mesurées sur la surface elle-même, et non de la façon dont la surface est intégrée dans l'espace tridimensionnel. Une feuille de papier plate peut être roulée en cylindre mais pas en sphère sans s'étirer.

Le théorème de Gauss-Bonnet relie la géométrie d'une surface compacte à deux dimensions à sa topologie. Il stipule que l'intégrale de la courbure gaussienne [latex]K[/latex] sur l'ensemble de la surface [latex]M[/latex] est égale à [latex]2\pi[/latex] fois la caractéristique d'Euler [latex]\chi(M)[/latex] de la surface. La formule est [latex]\int_M K \, dA = 2\pi \chi(M)[/latex].

L'exactitude désigne la proximité d'une valeur mesurée par rapport à une norme ou à une valeur réelle connue. La précision fait référence à la proximité de deux ou plusieurs mesures entre elles. Un système de mesure peut être précis mais pas exact, exact mais pas précis, ni l'un ni l'autre, ou les deux. Ces deux concepts sont indépendants l'un de l'autre dans la théorie de la mesure.

La géométrie riemannienne est la branche de la géométrie différentielle qui étudie les variétés riemanniennes, c'est-à-dire des variétés lisses dotées d'une métrique riemannienne. Cette métrique est un ensemble de produits scalaires sur les espaces tangents, variant de manière uniforme d'un point à un autre. Elle permet de définir des notions géométriques locales telles que l'angle, la longueur des courbes, l'aire et le volume, conduisant à une notion généralisée de courbure.