課程資訊
課程名稱
工程數學二
Engineering Mathematics (Ⅱ) 
開課學期
108-2 
授課對象
工程科學及海洋工程學系  
授課教師
蔡武廷 
課號
ESOE2022 
課程識別碼
505 28120 
班次
02 
學分
3.0 
全/半年
半年 
必/選修
必帶 
上課時間
星期一3,4(10:20~12:10)星期四3(10:20~11:10) 
上課地點
工科203工科203 
備註
各領域必修。
限本系所學生(含輔系、雙修生)
總人數上限:54人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1082ESOE2022_02 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

Part 1. Fourier series, integrals and transforms
Fourier series
Half-range expansion
Fourier series in complex form
Forced oscillation
Approximation by trigonometric polynomials
Fourier integrals
Fourier sine and cosine transforms
Fourier transforms
Discrete Fourier transform

Part 2. Partial differential equations
Modeling: vibrating string
Wave equation: solution by separation of variables
D’alembert’s solution of wave equation
Modeling: conduction of heat
Heat equation: solution by Fourier series
Heat equation: solution by Fourier integral and transform
Wave equation: solution by Fourier integral and transform
Two-dimensional wave equation and heat equation 

課程目標
1. 熟悉Fourier分析基礎理論與方法。
2. 認識基本物理過程 (包括波動與熱傳導) 的數學模式建立。
3. 建立解析波動與熱傳導數學模式 (線性偏微分方程式) 的能力。 
課程要求
先修微積分 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
另約時間 
指定閱讀
Kreyszig, E."Advanced Engineering Mathematics". 10th edition, John Wiley & Sons,Inc., 2011 
參考書目
無 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
考試 
100% 
6次考試成績平均 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1-1週
3/2  11.1 Fourier series: Euler formulas, Orthogonality of trigonometric system, Fourier theorem  
第1-2週
3/5  11.1 Fourier series: Example (rectangular wave)
11.2 Periodic function with arbitrary period. 
第2-1週
3/9  11.2 Even & odd functions. Half-range expansions 
第2-2週
3/12  11.2 Half-range expansions: Example 
第3-1週
3/16  11.3 Forced oscillations 
第3-2週
3/19  第一次考試  
第4-1週
3/23  11,7 Fourier integral 
第4-2週
3/26  11.7 Fourier cosine and sine integrals
11.8 Fourier cosine and sine transforms 
第5-1週
3/30  11.8 Fourier cosine and sine transforms (cont'd)
11.9 Fourier transform 
第6-1週
4/6  11.9 Fourier transform (cont'd) 
第6-2週
4/9  第二次考試 
第7-1週
4/13  12.1 Basic concepts of partial differential equations
12.2 Modeling: vibrating string (wave equation) 
第7-2週
4/16  12.3 Solution of wave equation by method of separation of variables 
第8-1週
4/20  12.3 Solution of wave equation by method of separation of variables 
第8-2週
4/24  12.4 D'Alembert's solution of the wave equation 
第9-1週
4/27  第三次考試 
第9-2週
4/30  12.5 Modeling: 1-D heat conduction (1-d heat equation): differential and integral approaches 
第10-1週
5/4  12.6 Solution of heat equation by method of separation of variables (isothermal boundaries) 
第10-2週
5/7  12.6 Solution of heat equation by method of separation of variables (adiabatic boundaries)
Physical meanings of Dirichlet and Neumann boundary conditions 
第11-1週
5/11  11-5 Sturm-Liouville problems.  
第11-2週
5/14  11-5 Sturm-Liouville problems. Orthogonal functions 
第12-1週
5/18  第四次考試 
第12-2週
5/21  12.7 Heat equation for infinite-long bars (Fourier integral & Fourier transform) 
第13-1週
5/25  Heat equation for semi-infinite-long bars (Fourier cosine or sine transform) 
第13-2週
5/28  Wave equation along an infinite-long string 
第14-1週
6/1  Steady 2-D heat equation in semi-infinite domain 
第14-2週
6/4  第五次考試  
第15-1週
6/8  11.4 Approximation by trigonometric polynomials 
第15-2週
6/11  11.9 Discrete Fourier transform 
第16-1週
6/15  11.9 Discrete Fourier transform