Метод Фур'є для вирішення рівнянь теплопровідності, безкоштовні курсові, реферати, дипломні роботи

Знайти функцію удовлетвор. рівняння

Фізично потрібно знайти розподіл температур в стрижні довжини l. в початковий момент часу. а на кінцях нульова температура

Отримано замість рівняння теплопроодності, два звичайних диференціальних рівнянь;

Щоб отримати нетривіальне рішення задовольняє однорідним граничним умовам, необхідна знайти нетривіальні рішення рівняння:

. задовольняє граничним умовам

Так само як і при вирішенні однорідної крайової задачі для хвильового рівняння можна показати, що ...
для

Існує нетривіальне рішення n = 1,2,3

Постал. завдання Штурман-?

Для вирішення Т отримуємо:

Тоді функції - власні функції вихідної крайової задачі відповідне власним значенням

і є відповідним рішенням вихідної крайової задачі; утворюємо формальний ряд:

. зажадавши, щоб удовлетвор. початкових умов

- коефіцієнт розкладання функції в ряд Фур'є по sin на інтервалі від 0 до n.

Припустимо, що двічі безперервно діфферен. на функції

. тоді ряд спільного рішення буде сходиться і функції абсолютно і рівномірно, оскільки:

Тому сума цього ряду буде безперервної в області. і задовольняє в цій області початковим і граничним умовам.

Розглянемо загальну крайову задачу

Для того щоб вирішити цю задачу будемо шукати рішення у вигляді:

Тоді функція буде рішенням наступної крайової задачі:

- нове початкова умова для функції

Таким чином функція задовольняє рівняння:

Отже, вихідна завдання спростилася і звелася до знаходження функції

З наступної крайової задачі

Розіб'ємо її на 2-е завдання:

Вирішуємо задачу знаходження функції. будемо шукати рішення у вигляді:

Розкладемо функцію в ряд Фур'є по sin на отримаємо:

Підставивши отримані уявлення:

Прирівнявши відповідний коефіцієнт при однакових sin, отримаємо нескінченне число рівнянь

Рішення такого завдання, як було показано при вирішенні хвильової змішаної задачі, можна представити у вигляді згортки наступної функції

підставляємо знайдене рішення в поданні для функції.

рішення 2-ий завдання.

Рішення завдання для

Схожі статті