Логотип Автор24реферат
Заказать работу
%
уникальность
не проверялась
Контрольная работа на тему:

Тема дифференциальные уравнения в частных производных

уникальность
не проверялась
Аа
3456 символов
Категория
Высшая математика
Контрольная работа
Тема дифференциальные уравнения в частных производных .pdf

Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥

Условие

Решите дифференциальное уравнение в частных производных при заданных начальных и граничных условиях методом разделения переменных (методом Фурье). 1. Запишите точное решение задачи ux,t в виде суммы ряда и выражение для скорости vx,t=∂u∂t. 2. Выпишите частичную сумму ряда (удержать три первых слагаемых). 3. Постройте графики частичных сумм ряда ux,0 и ux,0.9 для двух первых слагаемых. 4. Постройте аналогичные графики для суммы 50 первых слагаемых. Вариант №19 ∂2u∂t2=16∂2u∂x2;u0,t=u6,t=0,ux,0=496x-x2,∂u∂tt=0=0

Нужно полное решение этой работы?

Решение

Потяни, чтобы посмотреть
Согласно методу Фурье решение уравнения будем искать в виде произведения двух функций:
u=ux,t=X(x)T(t)
При этом функция X(x) зависит только от x, а T(t) – только от t.
Подставляем в уравнение:
XxT''t=16X''(x)T(t)
Разделяем переменные:
T''(t)16Tt=X''(x)Xx
Имеем тождественное равенство двух функций, зависящих от разных переменных. Значит, каждая из этих функций есть константа (обозначим λ):
T''(t)16Tt=X''(x)Xx=λ
Данное соотношение равносильно системе уравнений:
X''x-λXx=0T''t-16λTt=0
Граничные условия X0Tt=0 и X6Tt=0 дают X0=X6=0, т.е. ищем ненулевые решения уравнения X''x-λXx=0 - обыкновенного линейного дифференциальные уравнения 2-го порядка с постоянными коэффициентами. Его характеристическое уравнение:
k2-λ=0
Рассмотрим возможные случаи:
а) λ=0 Xx=c1x+c2
Условия X0=X6=0 дают только тривиальное решение c1=c2=0, т.е . X(x)≡0, поэтому λ=0 отбрасываем.
б) λ>0 Xx=c1eλx+c2e-λx
Пробуем удовлетворить краевым условиям X0=X6=0:
c1+c2=0c1e6λ+c2e-6λ=0
Получаем опять же c1=c2=0, поэтому λ>0 отбрасываем.
в) λ<0 Xx=c1cos-λx+c2sin-λx.
Пробуем удовлетворить краевым условиям X0=X6=0:
c1cos0+c2sin0=0c1cos6-λ+c2sin6-λ=0
Получаем:
c1=0c2sin6-λ=0
Тогда:
c2sin6-λ=0 6-λ=πn λ=-π2n236
Т.е. получили собственные функции вида:
Xn=cnsinπn6x
Возвращаемся к уравнению T''t-16λTt=0
Его характеристическое уравнение с учетом λ=-π2n236 примет вид:
k2+4π2n29=0 k=±2πn3i
И общее решение:
Tnt=Ancos2πn3t+Bnsin2πn3t
Получили, что функции (берем cn=1, т.к
50% задачи недоступно для прочтения
Переходи в Автор24, регистрируйся и получай полное решение
Получить задачу
Больше контрольных работ по высшей математике:

Группа из 28 студентов обменялась фотокарточками

473 символов
Высшая математика
Контрольная работа

По выборке составьте интервальный ряд постройте гистограмму

2616 символов
Высшая математика
Контрольная работа
Все Контрольные работы по высшей математике