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Вуз: Предмет: Файл:

Гургула, Мойсишин "Розрахи з матана",

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☆

371

8.9.

∂2u

= 9

u ,

0 ≤ r <17 , 0 < t < ∞ ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

r 2

 

 

u(r , 0)=

 

 

 

1 −

 

 

 

 

,

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.10.

∂2u

=10

 

u ,

 

 

0 ≤ r <16 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

r 2

 

u(r , 0)=

 

 

 

1

−

 

 

 

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.11.

∂2u

=11

 

u ,

 

 

0 ≤ r <15 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

r 2

 

u(r , 0)=

 

 

 

1

−

 

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.12.

∂2u

=12

 

u ,

 

 

0 ≤ r <14 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

r 2

 

u(r , 0)=

 

 

 

1

−

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.13.

∂2u

=13

 

u ,

 

 

0 ≤ r <13 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(17, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

u(16, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

u(15, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

u(14, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

372

 

 

 

 

1

 

 

r

2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

 

 

 

 

,

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

u(13, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.14.

∂2u

=14

u ,

 

0 ≤ r <12 ,

0 < t < ∞ ,

∂t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

r

2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

 

 

 

,

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

u(12, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.15.

∂2u

=15

u ,

 

0 ≤ r <11 ,

0 < t < ∞ ,

∂t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

r 2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

 

 

,

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

u(11, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.16.

∂2u

=16

u ,

 

0 ≤ r <10 ,

0 < t < ∞ ,

∂t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

r 2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

 

,

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

u(10, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.17.

∂2u

=17

u ,

 

0 ≤ r < 9 ,

0 < t < ∞ ,

∂t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r 2

 

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

,

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

u(9, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

373

8.18.

∂2u

=18

u ,

0 ≤ r < 8 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r 2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.19.

∂2u

=19

u ,

0 ≤ r < 7 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r 2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.20.

∂2u

= 20

u ,

 

0 ≤ r < 6 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r 2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.21.

∂2u

= 21

u ,

0 ≤ r < 5 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r 2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.22.

∂2u

= 22

u ,

 

0 ≤ r < 4 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 < t < ∞ ,

u(8, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

u(7, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

u(6, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

u(5, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

374

 

 

 

 

1

 

r 2

 

 

 

u(r , 0)=

 

 

 

1

−

 

 

 

 

 

,

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

u(4, t)= 0 .

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.23.

∂2u

= 23

u ,

 

 

0 ≤ r < 3 ,

0 < t < ∞ ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r 2

 

 

 

u(r , 0)=

 

 

 

1

−

 

 

 

 

,

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

u(3, t)= 0 .

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.24.

∂2u

= 24

 

u ,

 

 

0 ≤ r < 2 ,

0 < t < ∞ ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r 2

 

 

 

u(r , 0)=

 

 

 

1

−

 

 

 

,

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

u(2, t)= 0 .

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.25.

∂2u

= 25

 

u ,

 

 

0 ≤ r <1 ,

0 < t < ∞ ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

1

[1 − r2 ],

 

 

 

u(r , 0)=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

u(1, t)= 0 .

 

 

 

∂t

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.26.

∂2u

= u ,

 

0 ≤ r < 6 ,

0 < t < ∞ ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r 2

 

 

 

u(r , 0)=

 

 

 

1 −

 

 

,

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

u(6, t)= 0 .

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

375

8.27.

∂2u

= 4 u ,

 

0 ≤ r < 5 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r

2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.28.

∂2u

= 9 u ,

 

0 ≤ r < 4 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r

2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.29.

∂2u

=16

u ,

 

0 ≤ r < 3 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r

2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.30.

∂2u

= 25

 

u ,

 

 

0 ≤ r < 2 ,

∂t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

r

2

 

 

u(r , 0)=

 

 

1

−

 

 

,

 

8

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

∂u(r , 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 < t < ∞ ,

u(5, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

u(4, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

u(3, t)= 0 .

0 < t < ∞ ,

u(2, t)= 0 .

Задача 9. Сформулювати і розв’язати задачу математичної фізики.

9.1.

∂u

=16

∂2u

, 0

< x < 3 ,

t > 0 ,

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

376

 

 

 

 

 

 

 

2x

2

 

 

,

 

 

0 ≤ x ≤

 

 

3

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0, t)=

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(3, t)=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 − x ,

 

 

 

 

 

< x

≤ 3 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.2.

∂u

=

∂2u

,

 

 

0 < x < 2 ,

t > 0 ,

 

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0, t)= 0 ,

 

 

u(x, 0)=

x2

,

 

 

 

0 ≤ x ≤ 1 ,

 

 

 

2 − x , 1 < x ≤ 2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(2, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.3.

∂u

=

25

∂2u

,

 

 

 

0 < x < 5 ,

 

 

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

2

 

,

 

 

0 ≤ x ≤

 

5

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(5, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 − x ,

 

 

 

 

 

< x ≤ 5 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.4.

∂u

=

16

∂2u

,

 

 

 

0 < x < 4 ,

 

 

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

,

0 ≤ x ≤ 2 ,

u(0, t)= 0 ,

 

u(x, 0)=

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(4, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 − x , 2 < x ≤ 4 ,

 

 

9.5.

∂u

=

4

∂2u

,

 

 

 

 

0 < x < 5 ,

 

t > 0 ,

 

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

2

,

 

0 ≤ x ≤

5

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(5, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 − x ,

 

 

 

 

 

< x

≤

5 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.6.

∂u

=

∂2u

,

 

 

0 < x < 3 ,

t > 0 ,

 

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

377

 

 

 

 

 

 

 

2x

2

,

0 ≤ x ≤

 

 

3

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)

=

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

u(3, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− x

 

< x ≤ 3 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

3

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.7.

∂u

= 25

∂2u

 

 

,

 

 

 

 

 

0 < x < 8 ,

 

 

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

,

 

 

0 ≤ x ≤ 4 ,

 

u(0, t)

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)

=

 

 

4

 

 

 

 

 

 

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(8, t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− x

, 4 < x ≤ 8 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

9.8.

∂u

= 9

∂2u

,

 

 

 

 

 

 

 

0 < x < 2 ,

 

t > 0 ,

 

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(0, t)

 

 

u(x, 0)

=

x2 ,

 

 

0 ≤ x ≤ 1 ,

 

= 0 ,

 

 

2

− x

, 1 < x ≤ 2 ,

 

 

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

u(2, t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.9.

∂u

=16

∂2u

 

 

,

 

 

 

 

 

0 < x <1 ,

 

 

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

,

 

0 ≤ x ≤

 

 

 

 

,

u(0, t)= 0 ,

 

u(x, 0)

 

 

 

 

 

2

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − x

,

 

1

< x ≤ 1 ,

u(1, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.10.

∂u

= 4

∂2u

 

 

 

,

 

 

 

 

 

0 < x < 4 ,

 

 

t > 0 ,

 

∂t

 

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

,

 

0 ≤ x ≤

2 ,

 

u(0, t)= 0 ,

 

u(x, 0)=

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(4, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 − x , 2 < x ≤

 

 

 

9.11.

∂u

= 9

∂2u

 

 

,

 

 

 

 

 

0 < x <10 , t > 0 ,

 

∂t

 

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

,

 

0 ≤ x ≤

5 ,

 

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(10, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

10 − x , 5 < x ≤

 

 

378

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.12.

∂u

=

25

∂2u

,

 

 

 

 

 

 

0 < x < 9 ,

 

 

 

 

 

 

 

t > 0 ,

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

2

 

 

 

,

 

 

 

0 ≤ x ≤

9

,

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 − x ,

 

 

 

 

< x ≤ 9 ,

u(9, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.13.

∂u

=

9

∂2u

,

 

 

0

< x < 3 ,

 

 

 

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

2

 

 

,

 

 

0 ≤ x ≤

3

 

,

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(3, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

3 − x ,

 

 

 

 

 

 

 

< x ≤ 3 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.14.

∂u

=

∂2u

,

 

 

 

 

 

0 < x < 5 ,

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

2

 

,

 

 

0 ≤ x ≤

5

,

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 − x ,

 

 

 

< x ≤ 5 ,

u(5, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.15.

∂u

=

4

∂2u

,

 

 

 

 

 

0 < x < 7 ,

 

 

 

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

2

 

 

 

,

 

 

 

0 ≤ x ≤

7

,

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 − x ,

 

 

 

< x ≤ 7 ,

u(7 , t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.16.

∂u

=

25

∂2u

,

 

 

 

 

 

 

0 < x <1 ,

 

 

 

 

 

 

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

,

0 ≤ x ≤

 

 

 

 

 

 

,

u(0, t)= 0 ,

 

u(x, 0)=

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(1, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

1 − x ,

 

 

 

 

 

 

 

< x

≤1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

379

9.17.

∂u

=

9

∂2u

,

 

 

0 < x < 4 ,

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

,

0 ≤ x ≤

2 ,

u(0, t)= 0 ,

 

u(x, 0)=

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(4, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

, 2 < x ≤

4 ,

 

 

 

 

 

 

4 − x

 

9.18.

∂u

=

∂2u

,

 

 

0

< x <10 ,

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

u(x, 0)=

x

,

0 ≤ x ≤ 5 ,

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 − x , 5 < x ≤ 10 ,

9.19.

∂u

= 4

∂2u

,

 

0 < x < 2 , t >

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)= x2 ,

0 ≤ x ≤1 ,

 

 

 

2 − x , 1 < x ≤ 2 ,

u(0, t)= 0 ,u(10, t)= 0 .

0 ,

u(0, t)= 0 ,u(2, t)= 0 .

9.20.

∂u

=16

 

∂2u

 

,

 

 

0 < x < 8 ,

 

 

t > 0 ,

∂t

 

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

0 ≤ x ≤ 4 ,

 

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)

=

4 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(8, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

− x

, 4 < x ≤ 8 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

9.21.

∂u

=

∂2u

,

 

 

 

0

< x <1 , t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

,

0 ≤ x ≤

 

 

,

u(0, t)= 0 ,

 

u(x, 0)

 

 

 

2

 

 

=

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(1, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

1 − x ,

 

 

< x ≤1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.22.

∂u

= 25

∂2u

,

 

 

0 < x < 4 ,

t > 0 ,

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

0 ≤ x ≤ 2 ,

 

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)

=

2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(4, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

− x

, 2 < x ≤ 4 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

380

9.23.

∂u

=

16

 

∂2u

 

,

 

 

 

 

0 < x < 6 ,

 

 

 

t > 0 ,

 

∂t

 

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

,

 

 

0 ≤ x ≤ 3 ,

 

u(0, t)

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(6, t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, 3 < x ≤ 6 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 − x

 

 

 

9.24.

∂u

=

4

∂2u

 

,

 

 

 

 

0 < x <1 ,

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

,

 

0 ≤ x ≤

 

 

 

,

u(0, t)= 0 ,

 

u(x, 0)

=

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(1, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

1 − x ,

 

 

 

 

< x ≤1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.25.

∂u

=

9

∂2u

 

,

 

 

 

 

0 < x < 5 ,

 

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

2

,

 

 

0 ≤ x ≤

5

,

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)

=

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 − x

,

 

 

< x ≤ 5 ,

u(5, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.26.

∂u

=

25

∂2u

 

,

 

 

 

 

0 < x < 6 ,

 

 

 

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

,

 

 

0 ≤ x ≤ 3 ,

 

u(0, t)

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(6, t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, 3 < x ≤ 6 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 − x

 

 

 

9.27.

∂u

=

∂2u

,

 

 

 

 

 

0

< x <12 ,

t > 0 ,

 

∂t

∂x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

,

 

 

0 ≤ x ≤ 6 ,

u(0, t)= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x, 0)=

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(12, t)= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 − x , 6 < x ≤12 ,

 

 

9.28.

∂u

=

16

 

∂2u

 

,

 

 

 

 

0 < x < 2 ,

 

 

 

t > 0 ,

 

∂t

 

∂x2