数理方程:线性非齐次方程在齐次边界条件下的解法

Posted 羽夜

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了数理方程:线性非齐次方程在齐次边界条件下的解法相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

更新:28 MAR 2016

以波动方程为例

\(\dfrac{\partial^2u}{\partial t^2}=a^2\dfrac{\partial^2 u}{\partial x^2}+f(x,t),\qquad 0<x<l,\quad t>0\)

边界条件:齐次

\(u|_{x=0}=u|_{x=l}=0,\qquad t>0\)

初始条件:任意(最后用到Fourier变换)

\(u|_{t=0}=\varphi(x),\ \left.\dfrac{\partial u}{\partial t}\right|_{t=0}=\psi(x),\qquad 0 \leqslant x \leqslant l\)

解法:分解待求函数\(u(x,t)\)。设

\(u(x,t)=v(x,t)+w(x,t)\)

将方程非齐次项归结到\(v(x,t)\),将初始条件归结到\(w(x,t)\),即

对于\(v(x,t)\)

\(\dfrac{\partial^2v}{\partial t^2}=a^2\dfrac{\partial^2 v}{\partial x^2}+f(x,t),\qquad 0<x<l,\quad t>0\)

\(v|_{x=0}=v|_{x=l}=0,\qquad t>0\)

\(v|_{t=0}=0,\ \left.\dfrac{\partial v}{\partial t}\right|_{t=0}=0,\qquad 0 \leqslant x \leqslant l\)

对于\(w(x,t)\)

\(\dfrac{\partial^2w}{\partial t^2}=a^2\dfrac{\partial^2 w}{\partial x^2}+f(x,t),\qquad 0<x<l,\quad t>0\)

\(w|_{x=0}=w|_{x=l}=0,\qquad t>0\)

\(w|_{t=0}=\varphi(x),\ \left.\dfrac{\partial w}{\partial t}\right|_{t=0}=\psi(x),\qquad 0 \leqslant x \leqslant l\)

以上是关于数理方程:线性非齐次方程在齐次边界条件下的解法的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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