数学物理方程期末题型汇总( 二 )


方法:拆分叠加+齐次化原理
将该定解问题分解为两个子定解问题
子问题1直接求解得u1,子问题2利用杜哈梅原理求解得u2,u=u1+u2
该解称为无限长弦的受迫振动的达朗贝尔公式
3.二维齐次
【题目】求解二维波动方程
例题:下面举一个例子,说明二维泊松公式的用法 。
附上解法,即令 z=x2(x+y),求解出关于z的达朗贝尔公式,再将 z=x2(x+y)带入
4.二维非齐次5.三维齐次
下面举一个例子,说明三维泊松公式的用法 。
例 设已知 ,
,求方程(3.22)相应柯西问题的解 。
解 将给定的初始条件

代入(3.31),得到所要求的解为
6.三维非齐次
定解,由杜哈梅原理和三维波动泊松公式求解
(二)半无界问题(初始条件+1边界条件)---------开拓法
对于第一边界条件:
对于第二类边界条件
解的性质
(三)混合问题(初始条件+2边界条件)-----分离变量法 1.齐次+初值11+边界00----------一维两端固定----分离变量法(ppt只有这一类)
例1 设有一根长为10个单位的弦,两端固定,初速度为零,初始位移为 ,求弦作微小横向振动时的位移 。
解:设位移函数为u(x,t),它是定解问题
的解 。这时l=10,并给定 (这个数字与弦的材料,张力有关) 。
显然,这个问题的级数形式解可由(2.11)给出,其系数按(2.12)式为
因此,所求的解为
例2 解定解问题
解 这里所考虑的方程仍是(2.1),所不同的只是在x=l这一端的边界条件不是第一类齐次边界条件 ,而是第二类齐次边界条件。因此,通过分离变量的步骤后,仍得到方程(2.4)与(2.5) ,,但条件(2.6)应代之以
2.齐次+初值11+边界11-----------------------边界齐次化–代换
特点:齐次,初始条件+边界值x=0,x=l时方程不为零(边界不为0)
令v=u(x,t)?w(x,t)
3.非齐次+初值11+边界00---------------弦的强迫振动为例
特点:非齐次,初始条件+边界值=0(两端固定)
方法:
例 在环形域 内求解下列定解问题:
4.非齐次+初值11+边界11
例1 求下列定解问题:(非齐次+初值00+边界01)
5.二维齐次+初值11+边界00-------------------------分离变量法
特点:齐次,初始条件+边界条件=0(固定端点)
章四:热方程/抛物方程 (一)初值问题 1.齐次(ppt:问题1-2)
称为问题(1)的公式
例;
注需要用到高斯积分
2.非齐次(ppt:问题3)
(二)混合问题
混合问题的流程没有按波动方程的分类流程,而是按照在原问题非齐次方程(1)/(7)的基础上一步步拆分,讨论其子问题(2)-(5)/(8)-(10)的求解进而求得 。
(ppt:混合问题1)半直线,细杆一端固定,已知初始温度以及细杆固定端温度,则杆上的温度分布满足如下混合问题:
边界齐次化令v(x,t)=u(x,t)-μ(t)
则:
原问题拆分为
(以上为一端固定)一个边界条件u(0,t)/ux(0,t)
------------------------------------------------------------------------------------**
(以下为两端固定)两个边界条件u(0,t)+u(l,t)/ux(0,t)+ux(l,t)
(ppt混合问题2)有限区间上的热传导方程-------------分离变量法
(初值1+边界11)--------------(非齐次+第一边值问题11)分离变量法
(ppt混合问题3
章五:椭圆方程 1.半空间的格林函数
2.球域的格林函数
3.求解二维无界泊松方程
4.镜像法求格林函数
镜像法法求上半平面第一类泊松方程
【数学物理方程期末题型汇总】