- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 2. Решения задачи Коши для волнового уравнения.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Билет №5
- •Тема 5. Метод функций Грина решения краевых задач для уравнений эллиптического типа.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 2. Решения задачи Коши для волнового уравнения.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 5. Метод функций Грина решения краевых задач для уравнений эллиптического типа.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 5. Метод функций Грина решения краевых задач для уравнений эллиптического типа.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 5. Метод функций Грина решения краевых задач для уравнений эллиптического типа.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 2. Решения задачи Коши для волнового уравнения.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
- •Тема 5. Метод функций Грина решения краевых задач для уравнений эллиптического типа.
- •Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
- •Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
Определить тип уравнения с частными производными 4(uxx+uyy)-uxy+2(ux+uy)=0.
Решение
Классификация уравнений и принадлежность их к тому или иному типу определяется в зависимости от коэффициентов при старших производных. В общем виде уравнение имеет следующий вид:
=0
(*)
Любое такое уравнение можно привести
к каноническому виду. Классификация
производится в зависимости от дискриминанта
:
Если в некоторой области D
то уравнение называется гиперболическим
в DЕсли
в области D, то (*) называется эллиптическим
в Dесли
во всех точках области D, то уравнение
(*)называется параболическим в D.
Определим, к какому классу относится наше уравнение.
Найдем коэффициенты:
Посчитаем дискриминант
следовательно, уравнения эллиптического
типа.
Тема 3. Метод разделения переменных для решения краевых задач.
Однородная прямоугольная мембрана (
,
),
закрепленная вдоль всего контура,
лежащего в горизонтальной плоскости,
и имеющая в начальный момент форму
,
начала колебаться с начальной скоростью
.
Найти закон свободных колебаний мембраны.
Получить решение в случае
,
если натяжение мембраны Т0
равно ее поверхностной плотности ,
т.е.
.
Решение
Предполагая, что мембрана совершает малые колебания, запишем уравнения свободных колебаний мембраны:
,
где
,
(1)
Имеем 1ю краевую задачу с граничными условиями
(3)
(3)
Находим решение методом Фурье:
. (4)
Подставим формулу (4) в уравнение (2), получим .
Разделив это равенство на , имеем ,
Откуда ,(5)
следовательно,
Решение:
,
собственные значения
,
n=1,2…
Также из (5) следует
. (6)
разделим переменные:,
.
Откуда
Решение
собственные значения
, где k=1,2…
Из (6)
Обозначим или ; где , . (9)
Т.е. каждой паре номеров , соответствует свое решение .
Решение этого уравнения:
,
где и - произвольные постоянные.
Подставляя найденные , и в (4), получаем все возможные нетривиальные решения уравнения (1), ,
Общее решение:
(10)
Из начальных условий и принципа ортогональности:
и
.
где , a=1
Из этих равенств заключаем, что все
числа
за исключением коэффициента
.
А из 2го условия все
Тогда решение
.
БИЛЕТ 4
Тема 1. Задачи, приводящие к уравнениям различных типов.
Определить тип уравнения с частными производными 2uxx+4uxy+2uyy-2ux+4uy=0.
Решение
Классификация уравнений и принадлежность их к тому или иному типу определяется в зависимости от коэффициентов при старших производных. В общем виде уравнение имеет следующий вид:
=0 (*)
Любое такое уравнение можно привести к каноническому виду. Классификация производится в зависимости от дискриминанта :
Пусть в не которой области D тогда уравнения называется гиперболическим в D
Если в области D, то (*) называется эллиптическим в D
если во всех точках области D, то уравнения (*)называется параболическим в D.
Определим, к какому классу относится наше уравнение.
2uxx+4uxy+2uyy-2ux+4uy=0
Найдем
.
следовательно, уравнения параболического
типа.
