求解偏微分方程组(求解偏微分方程)
2023-08-08 19:15:06
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导读 大家好,小房来为大家解答以上的问题。求解偏微分方程组,求解偏微分方程这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!1、这是典型的热传导...
大家好,小房来为大家解答以上的问题。求解偏微分方程组,求解偏微分方程这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
1、这是典型的热传导方程,可以用经典的分离变量法来求解:令u(x,t)=f(x)g(t),那么代入原方程得到:fg`=f``g不妨记f``/f=g`/g=-λ,得到两个微分方程:f``+λf=0g`+λg=0并注意边界条件:u(0,t)=f(0)g(t)=0,即f(0)=0u`(1,t)=f`(1)g(t)=0,即f`(1)=0………………注意若g(t)等于0则有平凡解u=0,舍去;将此两个条件代入f的方程就能解出一个f的特解:特征方程r²+λ=0当λ小于或等于0时,f的非零解(两个指数函数的和)无法满足边界条件;当λ大于0时,f的形式为两个三角函数,代入边界条件分析λ应满足cos√λ=0,所以λ=(2n-1)²π²/4(对应每个正整数n,共有无穷多个),每个λ又对应一个解,所以最后关于x的通解是n个解的和;在没有其它关于g的条件时方程的通解就是这个特解乘以关于t的任意函数。
2、题目的后两问就是添加关于t的边界条件从而解出g的方法(特别注意要把λ代入g的方程),解法就是经典的一阶微分方程的解法,留给题主自行解决。
3、最后再把关于x和t的解乘起来就OK了!网页书写比较麻烦,请参考《数理方程》中有关分离变量法的部分。
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