- •Предисловие
- •Глава 1. Дифференциальные уравнения в частных производных, их классификация и методы решения. Задача Коши
- •Дифференциальные уравнения в частных производных
- •Дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка
- •Понятие об общем решении уравнения в частных производных
- •Начальные и граничные условия
- •Задача Коши для дифференциальных уравнений первого порядка
- •Задача Коши для дифференциальных уравнений второго порядка
- •Классификация уравнений второго порядка в частных производных
- •Численные методы решения дифференциальных уравнений в частных производных
- •Использование метода сеток для решения параболических уравнений в частных производных
- •Использование метода сеток для решения гиперболических уравнений
- •Использование метода сеток для решения эллиптических уравнений
- •Глава 2. Уравнение колебания струны
- •Вывод уравнения колебания струны
- •Методы решения уравнения колебания струны
- •Метод Даламбера (метод бегущих волн) для бесконечной струны
- •Фазовая плоскость
- •Метод продолжений для полубесконечной струны
- •Метод продолжения для конечной струны (начальная и конечная точки жёстко закреплены)
- •Метод Фурье (метод стоячих волн) или метод разделения переменных
- •Упражнения
- •Глава 3. Решение уравнений теплопроводности и Лапласа методом Фурье
- •Вывод уравнения теплопроводности
- •Метод Фурье для конечного стержня
- •Упражнения.
- •Уравнение Лапласа
- •Задача Дирихле для уравнения Лапласа в круге
- •Задача Дирихле для уравнения Лапласа в кольце
- •Уравнение Лапласа в прямоугольнике
- •Приложения
- •Практикум в среде matlab
- •Лабораторная работа № 1
- •Задача Коши для систем обыкновенных дифференциальных уравнений
- •1. Метод Эйлера.
- •2. Решение уравнений p-го порядка и систем обыкновенных дифференциальных уравнений.
- •3. Методы Рунге–Кутты.
- •4. Решение задачи Коши с помощью встроенных функций matlab.
- •Задания для выполнения лабораторной работы
- •Лабораторная работа № 2 Волновые уравнения
- •1. Задача Коши для неограниченной струны.
- •2. Задача Коши для полуограниченной струны. Метод продолжений.
- •3. Создание анимации средствами matlab.
- •4. Фазовая плоскость. Бегущие волны.
- •Индивидуальные задания
- •Рекомендуемая литература
- •Оглавление
Индивидуальные задания
1.
Найти решение уравнения колебания
полуограниченной струны (
):
,
удовлетворяющее начальным
и граничным
условиям. Изобразить профиль струны
для моментов времени
.
Номер варианта |
а |
l |
Граничные условия |
|
|
1 |
4 |
5 |
|
0 |
|
2 |
5 |
3 |
|
|
0 |
3 |
1 |
2 |
|
0 |
|
4 |
3 |
2 |
|
|
0 |
5 |
1 |
2 |
|
0 |
|
6 |
3 |
8 |
|
|
0 |
7 |
3 |
2 |
|
0 |
|
8 |
1 |
6 |
|
|
0 |
9 |
4 |
6 |
|
0 |
|
10 |
5 |
4 |
|
|
0 |
11 |
4 |
4 |
|
|
0 |
Номер варианта |
а |
l |
Граничные условия |
|
|
12 |
2 |
5 |
|
|
0 |
13 |
2 |
5 |
|
0 |
|
14 |
3 |
3 |
|
|
0 |
15 |
4 |
2 |
|
0 |
|
16 |
1 |
2 |
|
|
0 |
17 |
3 |
2 |
|
0 |
|
18 |
1 |
8 |
|
|
0 |
19 |
5 |
2 |
|
0 |
|
20 |
2 |
6 |
|
|
0 |
21 |
4 |
6 |
|
0 |
|
22 |
3 |
4 |
|
|
0 |
23 |
3 |
4 |
|
0 |
|
24 |
1 |
4 |
|
|
0 |
25 |
5 |
5 |
|
0 |
|
2.
Найти решение уравнения теплопроводности
в ограниченном стержне
,
удовлетворяющее начальному
и следующим граничным условиям:
Номер варианта |
а |
l |
граничные условия |
|
1 |
3 |
5 |
|
|
2 |
2 |
1 |
|
|
3 |
3 |
2 |
|
|
4 |
5 |
1 |
|
|
5 |
1 |
2 |
|
|
6 |
3 |
8 |
|
|
7 |
3 |
2 |
|
|
8 |
1 |
6 |
|
|
9 |
4 |
6 |
|
|
10 |
5 |
4 |
|
|
11 |
4 |
1 |
|
|
12 |
2 |
5 |
|
|
13 |
1 |
5 |
|
|
14 |
3 |
3 |
|
|
15 |
4 |
1 |
|
|
Найти
решение уравнения колебания ограниченной
струны
,
удовлетворяющее начальному
и
следующим граничным условиям:
Номер варианта |
а |
l |
граничные условия |
|
16 |
1 |
2 |
|
|
17 |
3 |
2 |
|
|
18 |
1 |
3 |
|
|
19 |
5 |
2 |
|
|
20 |
2 |
6 |
|
|
21 |
4 |
1 |
|
|
22 |
3 |
4 |
|
|
23 |
3 |
1 |
|
|
24 |
1 |
4 |
|
|
25 |
1 |
5 |
|
|
где
.
.
.
.
.
