Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Vischa_Matematika

.pdf
Скачиваний:
2175
Добавлен:
17.02.2016
Размер:
9 Мб
Скачать
☆

Запишемо таке рівняння щодо функції двох змінних у загальному виді:

a(x, y)

2u

2b(x, y)

2u

c(x, y)

2u

g(u, x, y,

u

,

u ) 0 .

x2

x y

y2

x

 

 

 

 

 

y

Ці рівняння часто зустрічаються в математичних моделях фізичних процесів і теорія їхнього рішення найбільше добре розроблена.

Дискримінантом даного рівняння називається функція D(x, y) b2 ac .

Говорять, що дане рівняння належить

-до еліптичного типу в області, де D<0

-до гіперболічного типу в області, де D>0

-до параболічного типу в області, де D=0.-

D 12 1 1 0 - параболічний тип

7 Вказати тип рівняння

2u

6

2u

 

2u

 

u

0 .

б) гіперболічний;

x2

x y

y2

x

 

 

 

 

 

 

Запишемо таке рівняння щодо функції двох змінних у загальному виді:

a(x, y)

2u

2b(x, y)

2u

c(x, y)

2u

g(u, x, y,

u

,

u ) 0 .

x2

x y

y2

x

 

 

 

 

 

y

Ці рівняння часто зустрічаються в математичних моделях фізичних процесів і теорія їхнього рішення найбільше добре розроблена.

Дискримінантом даного рівняння називається функція D(x, y) b2 ac .

Говорять, що дане рівняння належить

-до еліптичного типу в області, де D<0

-до гіперболічного типу в області, де D>0

-до параболічного типу в області, де D=0.-

D 32 1 1 2 0 - гіперболічний тип

8 Вказати тип рівняння 2

2u

4

2u

2

2u

 

u

0 .

в) параболічний;

x2

x y

y2

y

 

 

 

 

 

 

Запишемо таке рівняння щодо функції двох змінних у загальному виді:

a(x, y)

2u

2b(x, y)

2u

c(x, y)

2u

g(u, x, y,

u

,

u ) 0 .

x2

x y

y2

x

 

 

 

 

 

y

Ці рівняння часто зустрічаються в математичних моделях фізичних процесів і теорія їхнього рішення найбільше добре розроблена.

Дискримінантом даного рівняння називається функція D(x, y) b2 ac .

11

Говорять, що дане рівняння належить

-до еліптичного типу в області, де D<0

-до гіперболічного типу в області, де D>0

-до параболічного типу в області, де D=0.-

D 22 2 2 0 - параболічний тип

9 Вказати тип рівняння

2u

2

2u

4

2u

3

u

0 .

а) еліптичний;

x2

x y

y2

x

 

 

 

 

 

 

Запишемо таке рівняння щодо функції двох змінних у загальному виді:

a(x, y)

2u

2b(x, y)

2u

c(x, y)

2u

g(u, x, y,

u

,

u ) 0 .

x2

x y

y2

x

 

 

 

 

 

y

Ці рівняння часто зустрічаються в математичних моделях фізичних процесів і теорія їхнього рішення найбільше добре розроблена.

Дискримінантом даного рівняння називається функція D(x, y) b2 ac .

Говорять, що дане рівняння належить

-до еліптичного типу в області, де D<0

-до гіперболічного типу в області, де D>0

-до параболічного типу в області, де D=0.-

D 12 1 4 3 0 - еліптичний тип

10 Вказати тип рівняння

2u

2

2u

 

2u

 

u

0 .

б) гіперболічний;

x2

x y

y2

x

 

 

 

 

 

 

Запишемо таке рівняння щодо функції двох змінних у загальному виді:

a(x, y)

2u

2b(x, y)

2u

c(x, y)

2u

g(u, x, y,

u

,

u ) 0 .

x2

x y

y2

x

 

 

 

 

 

y

Ці рівняння часто зустрічаються в математичних моделях фізичних процесів і теорія їхнього рішення найбільше добре розроблена.

Дискримінантом даного рівняння називається функція D(x, y) b2 ac .

Говорять, що дане рівняння належить

-до еліптичного типу в області, де D<0

-до гіперболічного типу в області, де D>0

-до параболічного типу в області, де D=0.-

D 12 1 1 2 0 - гіперболічний тип

12

11 Розв’язком рівняння 2u a2

2u з початковими умовами u x, 0 x 2 x ,

 

 

 

 

 

 

t 2

x2

 

ut x, 0 ex є функція:

 

а) u x, t 2x x2 a2t 2

1

e x

sh at ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

Рівняння вільних коливань нескінченної струни:

 

2

2u

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u a2

 

,

u

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(без крайових умов) вирішують за допомогою формули Даламбера:

 

u(x;t) (x at) (x at)

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2a

u(x;t)

(x at)(2 (x at)) (x at)(2 (x at))

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u x, t 2x x2 a2t 2

1

e x sh at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

12 Розв’язком рівняння

2u

a2

2u

t

2

x2

 

 

 

 

 

x at

 

(x)dx

 

 

 

 

 

x at

 

 

 

 

 

 

 

 

1

x at

 

 

1

 

x at

 

 

 

 

 

 

 

e x dx 2x x2

a2t 2

 

e x

 

 

 

 

2a

x at

 

 

a

x at

з початковими умовами u x, 0 x2 ,

ut x, 0 sin x є функція:

 

 

 

г) u x , t x2 a2t 2

1

sin x sin at ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

Рівняння вільних коливань нескінченної струни:

 

 

2

 

 

2u

 

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

a2

 

 

 

 

,

u

 

 

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(без крайових умов)

 

 

 

 

 

вирішують за допомогою формули Даламбера:

 

 

 

 

 

 

 

 

(x at) (x at)

 

1

x at

 

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

 

 

(x at)

2

(x

at)

2

 

 

 

 

1

x at

 

 

 

 

x at

 

 

u(x;t)

 

 

 

sin xdx x2 a 2t 2 cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

x at

 

 

 

 

x at

 

 

u x , t x2 a2t

2

 

1

sin x sin at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13 Розв’язком рівняння 2u a2

2u

з початковими умовами u x, 0 ex ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

x2

 

 

 

 

ut x, 0 x є функція:

 

 

 

 

б) u x, t ex ch at x t ;

Рівняння вільних коливань нескінченної струни:

 

 

2

 

 

2u

 

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

a2

 

 

 

,

u

 

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(без крайових умов)

13

вирішують за допомогою формули Даламбера:

 

 

 

 

(x at) (x at)

1

x at

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

e( x at)

e( x at)

 

1

x at

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

 

 

 

wxdt e x ch at x t

 

2

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

x at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14 Розв’язком рівняння 2u a2 2u

з початковими умовами u x, 0 cos x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

x2

 

ut x, 0 x є функція:

 

в) u x, t cos x cos at x t ;

Рівняння вільних коливань нескінченної струни:

2

 

2u

 

 

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u a2

 

,

 

 

 

u

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(без крайових умов) вирішують за допомогою формули Даламбера:

 

 

 

 

 

 

(x at) (x at)

 

1

x at

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

 

 

 

 

 

cos(x at) cos(x at)

 

 

1

 

x at

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t)

 

 

wxdt cos x cos at x t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

x at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 Розв’язком рівняння

2u a2

2u

з початковими умовами u x, 0 sin x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

x2

 

 

 

 

 

ut x, 0 v0 є функція:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) u x, t sin x cos at v0 t ;

Рівняння вільних коливань нескінченної струни:

2

 

 

 

2u

 

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

a2

 

,

 

 

u

 

 

 

 

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(без крайових умов)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вирішують за допомогою формули Даламбера:

 

 

 

 

 

 

(x at) (x at)

 

1

x at

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

 

 

 

 

 

sin(x at) sin(x at)

 

 

 

1

 

x at

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vdt sin x cos at v

0

t

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

 

 

 

 

 

 

 

16 Розв’язком рівняння

 

2u a

2 2u

з початковими умовами u x, 0 x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

x2

 

 

 

 

 

ut x, 0 cos x є функція:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

u x, t x

1

cos x sin at ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

Рівняння вільних коливань нескінченної струни:

14

 

2

 

2u

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

u

a2

 

,

 

u

 

(x)

 

 

t2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

(без крайових умов)

 

 

вирішують за допомогою формули Даламбера:

 

 

 

 

 

 

(x at) (x at)

 

1

x at

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

 

(x at) (x at)

 

 

1

 

x at

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

cos xdt x

cos x sin at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2a

 

x at

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17 Розв’язком рівняння

2u a2

2u

з початковими умовами u x, 0 sin x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

ut x, 0 cos x є функція:

 

 

 

б) u x, t sin x cos at

1

cos x sin at ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

Рівняння вільних коливань нескінченної струни:

2

 

 

 

2u

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

a2

 

,

u

 

 

 

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

t

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(без крайових умов)

 

 

вирішують за допомогою формули Даламбера:

 

 

 

 

 

 

(x at) (x at)

 

1

x at

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

 

sin(x at) sin(x at)

 

 

1

x at

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

u(x;t)

 

 

cos xdt sin x cos at

cos x sin at

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

x at

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18 Розв’язком рівняння

2u a2

2u

з початковими умовами u x, 0 x x 2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

ut x, 0 ex є функція:

 

 

 

г) u x , t x2

a2t 2 2x

1

e x sh at ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

Рівняння вільних коливань нескінченної струни:

2

 

 

 

2u

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

a2

 

,

u

 

 

 

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

t

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(без крайових умов) вирішують за допомогою формули Даламбера:

 

 

(x at) (x at)

 

1

x at

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

(x)dx

 

 

 

 

 

2

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

 

 

 

 

 

 

(x at)(2 (x at)) (x at)(2 (x at))

 

1

x at

 

1

 

x at

 

 

 

 

u(x;t)

 

e x dx (2x x2

a 2t 2 )

e x

 

 

 

 

x at

 

 

 

2

 

 

 

 

2a

x at

 

a

u x , t x2 a2t 2 2x

1

e x sh at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19 Розв’язком рівняння 2u

a2

2u з початковими умовами u x, 0 cos x ,

 

 

 

 

 

 

t 2

 

x2

 

 

ut x, 0 sin x

є функція:

б)

u x, t cos x cos at

1

sin x sin at ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

Рівняння вільних коливань нескінченної струни:

 

 

2

2u

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u a2

 

,

 

u

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(без крайових умов) вирішують за допомогою формули Даламбера:

 

 

 

 

 

(x at) (x at)

 

1

x at

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

cos(x at) cos(x at)

 

1

x at

 

 

 

 

 

1

 

u(x;t)

 

sin dx cos x cos at

sin x sin at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2a

x at

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20 Розв’язком рівняння

2u

a2

2u

з початковими умовами u x, 0 e x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

 

x2

 

 

 

ut x, 0 v0 є функція:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) u x , t e x ch at v0t ;

Рівняння вільних коливань нескінченної струни:

2

 

 

2u

 

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

a2

 

,

 

 

u

 

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(без крайових умов) вирішують за допомогою формули Даламбера:

 

 

(x at) (x at)

 

 

1

x at

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)dx

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

 

 

e ( x ay) e ( x at)

1

x at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t)

 

 

 

 

 

vdx e x ch at v

t

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21 Розв’язком рівняння

2u

4

2u

( 0 x 2 ,

t 0 ), який задовольняє умовам

t 2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u 0, t u 2, t 0 ,

u x ,

0 sin

3

x ,

ut x , 0 0 , є функція:

д) інша відповідь.

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рівняння вільних коливань струни, закріпленої на кінцях:

 

 

 

 

u(x,0) (x),

 

2u

 

2u

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

(x),

має рішення виду

 

 

,

 

 

 

t2

x2

t

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0,t) u(l,t) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

na t Bn sin

na t)sin

nx

 

u(x;t) ( An cos

,

n 1

l

l

l

 

 

 

 

 

де коефіцієнти Аn і Вn знаходять із початкових умов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 l

 

 

 

 

 

n

 

 

 

2

l

 

 

 

n

 

 

 

u x, t

An cos

 

 

 

 

 

t Bn sin

 

 

 

 

t

sin

 

 

 

 

 

x ,

An

 

 

 

 

 

f x sin

 

 

x dx ,

Bn

 

 

x sin

 

 

 

 

x dx

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

0

 

 

 

 

 

l

 

 

 

0

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

x sin

 

 

 

 

x dx sin

 

 

 

x ,

 

 

B

n

 

 

 

 

 

 

 

0sin

 

 

 

x dx 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u x , t 2 cos 3t sin

3

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

Розв’язком рівняння

 

 

2u

 

4

2u

(

0 x 3 ,

t 0 ), який задовольняє

 

 

t 2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

умовам u 0, t u 3, t 0 ,

 

u x , 0 sin

x ,

 

ut x , 0 0 , є функція:г)

u x , t cos

2

 

t sin

x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

Рівняння вільних коливань струни, закріпленої на кінцях:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2u

 

 

 

 

2u

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

 

 

 

(x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

має рішення виду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

 

 

x2

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0,t) u(l,t) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nx ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t) ( An cos na t Bn sin na t)sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

де коефіцієнти Аn і Вn знаходять із початкових умов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u x, t

 

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 l

f x sin

 

n

 

 

 

2

l

x sin

n

 

 

 

An cos

 

 

 

 

 

t Bn sin

 

 

 

 

t

sin

 

 

 

 

 

x ,

An

 

 

 

 

 

 

 

x dx ,

Bn

 

 

 

 

 

 

 

x dx

;

 

l

 

l

 

l

 

 

 

 

l

 

 

l

an

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

2

3 sin x sin

n

x dx sin x ,

 

 

B

 

 

2

3

0sin

n

x dx 0

 

 

u x , t cos

2

t sin x

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

Розв’язком рівняння

 

 

2u

 

9

2u

(

0 x

 

2 ,

t 0 ), який задовольняє

 

 

t 2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

умовам u 0, t u 2, t 0 ,

 

u x , 0 sin x ,

 

ut x , 0 0 , є функція:

б) u x , t cos 3t sin x ;

Рівняння вільних коливань струни, закріпленої на кінцях:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2u

 

 

 

 

2u

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

 

 

 

(x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

має рішення виду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

 

 

x2

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0,t) u(l,t) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nx ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t) ( An cos na t Bn sin na t)sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

де коефіцієнти Аn і Вn знаходять із початкових умов:

 

 

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

 

 

an

 

 

n

 

 

 

 

 

2 l

 

n

 

 

2

l

n

 

u x, t An cos

 

 

 

 

 

 

t Bn sin

 

t sin

 

 

x

, An

 

 

f x sin

 

x dx , Bn

 

 

x sin

 

x dx ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

l

 

 

l

 

 

 

 

 

 

l

0

 

 

l

 

 

0

l

 

A

 

2

2 sin x x sin

n

x dx sin x ,

B

 

 

 

2

 

2

0sin

n

x dx 0

 

u x , t cos 3t sin x

n

 

3

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

2n

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

Розв’язком рівняння

2u

 

2u

(

0 x 4 ,

t 0 ), який задовольняєумовам

t 2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u 0, t u 4, t 0 ,

 

u x , 0 cos x 2 ,

 

ut x ,

0 0 , є функція:в) u x , t cos t sin x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

4

 

Рівняння вільних коливань струни, закріпленої на кінцях:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2u

 

 

2u

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

 

 

(x),

 

 

 

 

 

 

 

 

має рішення виду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

x2

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0,t) u(l,t) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

na t Bn sin

na t)sin nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t) ( An cos

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

де коефіцієнти Аn і Вn знаходять із початкових умов:

u x, t

 

 

an

 

 

 

an

An cos

 

t

Bn sin

 

l

l

 

 

n 1

 

 

 

 

A

2

4 cos x 2 sin

n

x dx sin

 

 

n

1

 

4

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

2 l

f x sin

n

 

t sin

 

x ,

An

 

 

 

 

0

 

x dx ,

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

l

 

x ,

 

 

 

 

 

2

 

 

4

 

 

n

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

0sin

 

x dx 0

 

n

2n

 

4

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

B

2 l

x sin

n

x dx ;

 

 

 

an

 

n

 

l

 

 

 

0

 

 

 

u x , t cos 4 t sin 4 x

25 Розв’язком рівняння

2u

4

2u

(

0

x 6 , t 0 ), який задовольняє

t2

x

2

 

 

 

 

 

 

 

умовам u 0, t u 6, t 0 ,

u x , 0 cos

x 3 ,

ut x , 0 0 , є функція:

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

а) u x , t cos t sin

x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

3

6

 

 

 

 

 

 

 

 

Рівняння вільних коливань струни, закріпленої на кінцях:

 

 

 

 

u(x,0) (x),

 

2u

 

2u

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

(x),

має рішення виду

 

 

,

 

 

 

t2

x2

t

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0,t) u(l,t) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

na t Bn sin

na t)sin

nx

 

u(x;t) ( An cos

,

n 1

l

l

l

 

 

 

 

 

18

u(x;t) ( An cos
n 1
де коефіцієнти Аn

де коефіцієнти Аn і Вn знаходять із початкових умов:

u x, t

 

 

an

 

an

An cos

 

t Bn sin

 

l

l

 

 

n 1

 

 

A

2

3 cos x 3 dx sin x ,

 

 

 

n

2

 

6

 

6

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

26 Розв’язком рівняння

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

2 l

 

n

 

 

2

l

n

 

t sin

 

 

x ,

An

 

 

 

 

f x sin

 

x dx , Bn

 

 

x sin

 

x dx ;

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

l

0

 

l

 

 

0

l

 

 

 

 

2

 

6

 

 

n

 

 

 

 

u x , t cos t sin x

B

 

 

 

 

0sin

x dx 0

 

 

n

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

3

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2u

 

 

2u

 

( 0 x 2 ,

t 0

), якийзадовольняє умовам

t 2

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u 0, t u 2, t 0 ,

u x , 0 0 ,

ut x , 0 sin

3

x , є функція:б) u x , t

2

sin

3

t sin

3

x ;

2

3

2

2

 

 

 

 

 

 

 

Рівняння вільних коливань струни, закріпленої на кінцях:

2u a2 2u ,

t2 x2

u(x,0) (x),

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x),

 

 

має рішення виду

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

u(0,t) u(l,t) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

na t B

sin na t)sin nx ,

 

 

 

l

n

l

l

 

 

 

 

і Вn знаходять із початкових умов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

n

 

 

 

 

 

2 l

f x sin

 

n

 

 

 

 

 

 

2 l

x sin

 

n

 

 

 

u x, t An cos

 

 

 

t Bn sin

 

 

t sin

 

 

 

 

x

,

An

 

 

 

 

 

 

x dx , Bn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x dx ;

 

 

l

l

l

 

 

l

 

l

 

an

 

 

l

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

2

2

0sin

n

x dx 0,

 

 

 

B

 

 

2

 

2 sin

3

x sin

n

x dx

2

 

sin

3

t

u x , t

 

2

sin

3

t sin

3

x

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

3

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

Розв’язком рівняння

 

2u

4

2u

( 0 x 3 ,

t 0 ), якийзадовольняє умовам

 

t2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u 0, t u 3, t 0 ,

 

u x ,

0 0 ,

 

ut

x , 0 sin

 

x , є функція: в) u x, t

 

3

 

sin

2

t sin

 

x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рівняння вільних коливань струни, закріпленої на кінцях:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x,0) (x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2u

 

 

 

2u

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

 

(x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

має рішення виду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

 

x2

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0,t) u(l,t) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nx ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x;t) ( An cos na t Bn sin na t)sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

де коефіцієнти Аn і Вn знаходять із початкових умов:

19

де коефіцієнти Аn
20

u x, t

 

 

 

an

 

 

 

an

 

 

 

n

 

 

 

 

2 l

f x sin

 

n

 

 

 

 

 

 

2

 

l

x sin

n

 

 

 

An cos

 

t Bn sin

 

 

 

t sin

 

 

 

 

x ,

An

 

 

 

 

 

 

x dx ,

Bn

 

 

 

 

 

 

x dx ;

 

l

 

l

l

 

 

l

 

l

an

 

l

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

2

3

0sin

n

x dx 0,

B

 

 

 

2

 

3 sin

3

x sin

n

x dx

2

 

sin

3

t

 

u x , t

3

sin

2

t sin x

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

Розв’язком рівняння

 

2u

9

2u

( 0 x 4 ,

t 0 ), якийзадовольняє умовам

 

t 2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u 0, t u 4, t 0

, u x ,

0 0 ,

 

 

ut x ,

0 sin

x , є функція:г) u x , t

2

sin

 

3

 

t sin

x ;

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Рівняння вільних коливань струни, закріпленої на кінцях:

 

 

 

 

u(x,0) (x),

 

2u

 

2u

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

(x),

має рішення виду

 

 

,

 

 

 

t2

x2

t

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0,t) u(l,t) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

na t Bn sin

na t)sin

nx

 

u(x;t) ( An cos

,

n 1

l

l

l

 

 

 

 

 

де коефіцієнти Аn і Вn знаходять із початкових умов:

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

an

 

 

 

n

 

 

 

2 l

f x sin

n

 

 

 

 

2

 

l

 

x sin

n

 

u x, t An cos

 

t

Bn sin

 

 

 

t sin

 

 

x , An

 

 

 

 

 

x dx ,

Bn

 

 

 

 

 

 

x dx ;

l

 

l

l

 

l

l

 

an

 

 

l

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

A

 

2

3 0sin

n

x dx 0, B

 

 

 

2

 

4 sin x sin

n

x dx

 

2

sin

3

t

u x , t

 

 

2

 

sin

3

t sin x

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

3

4

 

 

 

 

 

 

3n

 

2

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

2

 

 

 

 

3

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

Розв’язком рівняння

 

2u

4

2u

( 0

x 6 ,

 

t 0 ), який задовольняє

 

 

t2

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

умовам u 0, t u 6, t 0 ,

u x ,

0 0 ,

 

ut x , 0 cos

 

x 3 , є функція:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) u x, t

 

3

sin t sin

x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рівняння вільних коливань струни, закріпленої на кінцях:

 

 

 

 

u(x,0) (x),

 

2u

 

2u

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

(x),

має рішення виду

 

 

,

 

 

 

t2

x2

t

 

 

 

 

t 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0,t) u(l,t) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

na t Bn sin

na t)sin

nx

 

u(x;t) ( An cos

,

n 1

l

l

l

 

 

 

 

 

і Вn знаходять із початкових умов:

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]