Fourier módszer a megoldás a hő egyenlet, szabad dolgozatok, esszék és disszertációk

Keressen egy funkciót kielégítő. egyenlet

Fizikailag meg kell találni a hőmérséklet eloszlása ​​a rúd hossza l. a kezdeti időben. és véget ér a nulla hőmérsékleten

Teploproodnosti kapott helyett az egyenlet, a két közönséges differenciálegyenletek;

Ahhoz, hogy egy nem-triviális megoldás kielégítő homogén peremfeltételek, meg kell találni a nem-triviális egyenlet megoldásai:

. kielégíti a peremfeltételeket

Csakúgy, mint az oldatban a homogén határ érték problémát a hullám egyenletet ki lehet mutatni, hogy a ...
mert

Van egy nem-triviális megoldás n = 1,2,3

Postan. Shturman- probléma?

Hogy oldja meg a T kapjuk:

Ezután a funkciók - saját funkcióit az eredeti határ érték probléma megfelelő sajátértékek

és rendre az oldatot az eredeti határ érték probléma; így a hivatalos sorozat:

. követelve, hogy megfeleljen. kezdeti feltételek

- funkció hőtágulási együttható Fourier-sor a bűnnek tartományban 0-tól n.

Tegyük fel, hogy kétszer folytonosan differenciálható. működéséhez

. akkor a teljes megoldások számát konvergál és funkciók teljesen és egyenletesen, mint:

Összege ezért ez a sorozat folyamatos a környéken. és ebben a tartományban az megfelel a kezdeti és peremfeltételek.

Tekintsük az általános határ érték probléma

Annak érdekében, hogy megoldja ezt a problémát igyekszünk megoldást formájában:

Akkor lesz a funkció megoldást a következő határ érték probléma:

- az új kiinduló feltétele funkció

Így függvény kielégíti az egyenletet:

Következésképpen, a kezdeti feladatot egyszerűsíteni és csökkenteni, hogy megtalálják a funkció

A határ érték probléma

Osszuk 2. feladat:

Mi a probléma megoldására a megállapítás a funkciót. keresünk megoldást formájában:

Nagyítás A függvény Fourier-sor bűnben kapni:

Behelyettesítve a bemutató:

Egyenlővé megfelelő együttható azonos bűn, megkapjuk a végtelen számú egyenletek

A megoldás erre a problémára, amint az a megoldás a hullám kevert probléma képviselheti egy konvolúciót az alábbi funkciók

Mi helyettesíti a megoldást találtak a képviselete a funkciót.

határozat második feladat.

Megoldás

Kapcsolódó cikkek