Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Типовые

.pdf
Скачиваний:
379
Добавлен:
28.06.2014
Размер:
652.43 Кб
Скачать

 

 

 

 

21

 

 

 

Задача 17. Решить смешанную задачу.

 

 

 

17.1.

utt=9uxx;

u(0,t)=─8

,

u(2,t)=2;

u(x,0)=sin6πx─8+5x,

ut(x,0)=0.

17.2.

utt=9uxx;

u(0,t)=7 ,

 

u(1,t)=2;

u(x,0)= 7─5x,

ut(x,0)=12πsin4πx

17.3.

utt=9uxx;

u(0,t)=─6

,

u(3,t)=6;

u(x,0)=3sin3πx─6+4x,

ut(x,0)=0.

17.4.

utt=9uxx;

u(0,t)= 5t ,

u(2,t)=─3t;

u(x,0)=0,

ut(x,0)=12πsin4πx+5─4x

17.5.

utt=16uxx;

u(0,t)=─4,

u(1,t)=─1;

u(x,0)=5sin2πx─4+3x, ut(x,0)=0.

17.6.

utt=16uxx;

u(0,t)=3 ,

 

u(2,t)=7 ;

u(x,0)=3+2x, ut(x,0)=12πsin3πx

17.7.

utt=16uxx;

u(0,t)=─2

,

u(3,t)=1;

u(x,0)=7sin4πx─2+x, ut(x,0)=0.

17.8.

utt=16uxx;

u(0,t)=t ,

 

u(2,t)=─t;

u(x,0)=,

ut(x,0)=28πsin7πx+1─x

17.9.

utt=25uxx;

u(0,t)=─1,

u(1,t)=─3;

u(x,0)=9sin3πx─1─2x, ut(x,0)=0.

17.10.

utt=25uxx;

u(0,t)=3 ,

 

u(2,t)=─5;

u(x,0)= 3─4x,

ut(x,0)=20πsin4πx

17.11.

utt=25uxx;

u(0,t)=─5

,

u(1,t)=1;

u(x,0)=11sin3πx─5+6x, ut(x,0)=0.

17.12.

utt=25uxx;

u(0,t)= 7 ,

 

u(2,t)=─3;

u(x,0)=0,

ut(x,0)=10πsin2πx+7─5x

17.13.

utt=36uxx;

u(0,t)=─9

,

u(3,t)=3;

u(x,0)=13sin3πx─9+4x, ut(x,0)=0.

17.14.

utt=36uxx;

u(0,t)=8 ,

 

u(2,t)=2;

u(x,0)=8─3x,

ut(x,0)=18πsin3πx

17.15.

utt=36uxx;

u(0,t)=─6

,

u(3,t)=0;

u(x,0)=15sin2πx─6+2x, ut(x,0)=0.

17.16.

utt=36uxx;

u(0,t)=4t

,

u(4,t)=8;

u(x,0)=0,

ut(x,0)=24πsin4πx+4+x

17.17.

utt=49uxx;

u(0,t)=─2

,

u(3,t)=─5;

u(x,0)=17sin3πx─2─x, ut(x,0)=0.

17.18.

utt=49uxx;

u(0,t)= 3 ,

 

u(2,t)=─1;

u(x,0)= 3─2x,

ut(x,0)=35πsin5πx

17.19.

utt=49uxx;

u(0,t)=─1

,

u(1,t)=─4;

u(x,0)=19sin7πx─1─3x,

ut(x,0)=0.

17.20.

utt=49uxx;

u(0,t)=2t

,

u(2,t)=─6t;

u(x,0)=0,

ut(x,0)=28πsin4πx+2─4x

17.21.

utt=64uxx;

u(0,t)=─4

,

u(1,t)=─9;

u(x,0)=─21sin3πx─4─5x, ut(x,0)=0.

17.22.

utt=64uxx;

u(0,t)=2 ,

 

u(3,t)= ─7 ;

u(x,0)=2─3x, ut(x,0)=24πsin3πx

17.23.

utt=64uxx;

u(0,t)=-3

,

u(1,t)=1;

u(x,0)=23sin2πx─3+4x,

ut(x,0)=0.

17.24.

utt=64uxx;

u(0,t)=4t

,

u(2,t)=─6t;

u(x,0)= 0,

ut(x,0)=32πsin4πx+4─5x

17.25.

utt=81uxx;

u(0,t)=─5

,

u(3,t)=1;

u(x,0)=25sin3πx─5+2x,

ut(x,0)=0.

17.26.

utt=81uxx;

u(0,t)=6 ,

 

u(4,t)=─2;

u(x,0)= 6─2x,

ut(x,0)=27πsin3πx

17.27.

utt=81uxx;

u(0,t)=─7

,

u(3,t)=2;

u(x,0)=27sin2πx─7+3x,

ut(x,0)=0.

17.28.

utt=81uxx;

u(0,t)=8t

,

u(4,t)=─4t;

u(x,0)=0,

ut(x,0)=27πsin3πx+8─3x

17.29.

utt=4uxx;

u(0,t)=─9

,

u(2,t)=1;

u(x,0)=29sin4πx─9+5x, ut(x,0)=0.

17.30.

utt=4uxx;

u(0,t)=9 ,

 

u(3,t)=─3;

u(x,0)=9─4x,

ut(x,0)=10πsin5πx

17.31.

utt=4uxx;

u(0,t)=─1

,

u(2,t)=5;

u(x,0)=31sin2πx─1+3x,

ut(x,0)=0.

22

Задача18. Решить смешанную задачу для данного неоднородного волнового уравнения с нулевыми начальными и граничными условиями.

u(x,0)=ut(x,0)=0; u(0,t)=u(π,t)=0

18.1.

utt=uxx+65e─3tsin(x)

18.2.

utt=

1

 

uxx+3sin(2t)sin(2x)

4

 

18.3.

utt=uxx+16cos(8t)sin(8x)

 

18.4. utt=

1

uxx+8sin(3t)sin(3x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

1

 

uxx+50e─7tsin(4x)

 

 

1

 

 

 

 

 

18.5.

utt=

 

 

18.6.

utt=

 

 

 

 

uxx+3cos(2t)sin(5x)

16

25

 

18.7.

utt=4uxx+28cos(14t)sin(7x)

18.8.

utt=

1

 

uxx+8cos(3t)sin(6x)

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

uxx+37e─6tsin(7x)

 

 

1

 

 

 

 

 

18.9.

utt=

 

18.10. utt=

 

 

 

uxx+15sin(4t)sin(8x)

49

64

18.11. utt=9uxx+36cos(18t)sin(6x)

18.12. utt=

1

uxx+15cos(4t)sin(9x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

81

 

 

 

 

18.13. utt=uxx+26e─5tsin(x)

18.14. utt=

1

 

uxx+24sin(5t)sin(2x)

 

 

4

 

18.15. utt=16uxx+40cos(20t)sin(5x)

18.16. utt=

1

uxx+24cos(5t)sin(3x)

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

uxx+17e─4tsin(4x)

 

 

1

 

 

 

 

 

18.17. utt=

 

18.18. utt=

 

uxx+35sin(6t)sin(5x)

16

25

18.19. utt=25uxx+40cos(20t)sin(4x)

18.20. utt=

1

uxx+35cos(6t)sin(5x)

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

uxx+10e─3tsin(7x)

 

 

1

 

 

 

 

 

18.21. utt=

 

18.22. utt=

 

uxx+48sin(7t)sin(8x)

49

64

18.23. utt=36uxx+36cos(18t)sin(3x)

18.24. utt=

1

uxx+48cos(7t)sin(9x)

 

 

 

 

 

 

 

 

81

 

 

 

 

18.25. utt=uxx+5e─2tsin(x)

18.26. utt=

1

 

uxx+63sin(8t)sin(2x)

 

4

18.27. utt=49uxx+28cos(14t)sin(2x)

18.28. utt=

1

uxx+63cos(8t)sin(3x)

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.29. utt=

1

uxx+2e─tsin(4x)

18.30. utt=

1

uxx+80sin(9t)sin(5x)

16

25

18.31. utt=64uxx+16cos(8t)sin(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 19. Решить задачу Дирихле для уравнения Лапласа в круге.

 

 

 

 

 

 

19.1

Du=0, 0£r<1

19.2

Du=0,

0£r <2

19.3

Du=0, 0£r<1

 

u½

 

 

 

=2cos3j

 

u

 

2=sin3j

 

u½

 

 

=2sin3j

 

 

r=1

 

 

r=

 

 

 

 

 

r=1

 

 

19.4

Du=0, 0£r<2

19.5

Du=0,

0£r<3

19.6

Du=0, 0£r<1

 

u

 

2=cos3j

 

u½

r =3

=2sin3j

 

u

 

1=4sin3j

 

r=

 

 

 

 

 

 

 

 

r=

 

 

 

 

19.7

Du=0, 0£r<4

19.8

Du=0,

0£r<2

19.9

Du=0, 0£r<1

 

u½

r =4

=2cos3j

 

u

 

2=3sin3j

 

u½

r =1

=8sin3j

 

 

 

 

r=

 

 

 

 

 

 

19.10

Du=0, 0£r<2

19.11

Du=0,

0£r<1

19.12

Du=0, 0£r<2

 

u

 

 

=5cos3j

 

u½

r =1

=7cos3j

 

u

 

 

=9sin3j

 

r=2

 

 

 

 

 

 

 

r=2

 

 

 

19.13

Du=0, 0£r<2

19.14

Du=0,

0£r<2

19.15

Du=0, 0£r<3

 

u½

 

 

=12sin3j

 

u

 

 

=4cos3j

 

u½

 

 

=5cos3j

 

 

r=2

 

 

 

r=2

 

 

 

 

r=3

 

 

19.16

Du=0, 0£r<3

19.17

Du=0,

0£r<2

19.18

Du=0, 0£r<1

 

u

 

 

=2 cos3j

 

u½

r =2

=6sin3j

 

u

 

 

=14sin3j

 

r=3

 

 

 

 

 

 

 

r=1

 

 

 

19.19

Du=0, 0£r<2

19.20

Du=0,

0£r<1

19.21

Du=0, 0£r<1

 

u½

r =2

= 5sin3j

 

u

 

 

=14cos3j

 

u½

r =1

=11cos3j

 

 

 

 

r=1

 

 

 

 

 

19.22

Du=0, 0£r<3

19.23

Du=0,

0£r<4

19.24

Du=0, 0£r<1

 

u =sin3j

 

u½

r =4

=5 sin3j

 

u

 

 

=17 cos3j

 

r=3

 

 

 

 

 

 

 

r=1

 

 

 

19.25

Du=0, 0£r<2

19.26

Du=0,

0£r<1

19.27

Du=0, 0£r<2

 

u½

 

 

=14cos3j

 

u

 

 

=15sin3j

 

u½

r =2

=21 sin3j

 

 

r=2

 

 

 

r=1

 

 

 

 

 

19.28

Du=0, 0£r<1

19.29

Du=0,

0£r<2

19.30

Du=0, 0£r<4

 

u

 

 

=9cos3j

 

u½

r =2

=19cos3j

 

u

 

 

=17sin3j

 

r=1

 

 

 

 

 

 

 

r=4

 

 

 

19.31Du=0, 0£r<3 u½r =3=cos3j.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 20. Решить краевую задачу для уравнения Пуассона в кольце.

20.1

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

,

1£r£2,

20.2

uxx+uyy=

x 2

- y 2

 

 

 

,

1/2£r£1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

+ y 2

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1=0,

u

 

r = 2

= 0

 

 

 

 

 

u½r =1/2=0,

u

 

r =

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

1

20.3

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

,

1£r£2,

20.4

uxx+uyy=

x 2

- y 2

 

 

 

,

1£r£2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

+ y 2

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1=1,

u

 

r = 2

= 0

 

 

 

 

 

u½r =1=1, u

 

 

 

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r = 2

20.5

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

,

1/2£r£1,

 

20.6

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

 

,

 

 

1/2£r£1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

+ y 2

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

u½r =1/2=1,

 

u

 

 

= 1

 

 

 

 

 

u½r =1/2=2,

u

 

r =

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

1

20.7

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

,

1£r£2,

20.8

uxx+uyy=

x 2

- y 2

 

 

,

1£r£2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

+ y 2

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1=0,

u

 

r = 2

= 2

 

 

 

 

 

u½r =1=2, u

 

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r = 2

20.9

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

,

1/2£r£1,

 

20.10

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

 

,

 

 

1/2£r£1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

+ y 2

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

u½r =1/2=0,

 

u

 

 

= 0

 

 

 

 

 

u½r =1/2=1,

u

 

r =

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

1

20.11

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

,

1/2£r£1,

 

20.12

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

 

,

 

 

1£r£3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

+ y 2

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

u½r =1/2=0,

 

u

 

 

= 2

 

 

 

 

 

u½r =1=1, u

 

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r = 3

20.13

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

,

1£r£3,

20.14

uxx+uyy=

x 2

- y 2

 

 

,

1£r£3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

+ y 2

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1=0,

u

 

r = 3

= 1

 

 

 

u½r =1=1, u

 

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r = 3

 

 

 

 

20.15

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

,

1£r£3,

20.16

uxx+uyy=

x 2

- y 2

 

 

,

1£r£3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

+ y 2

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1=1,

u

 

r = 3

= 2

 

 

 

 

 

u½r =1=2, u

 

 

 

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r = 3

20.17

uxx+uyy=

 

x 2

 

- y 2

 

 

 

 

 

, 1£r£3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

u½r =1=2, u

 

 

 

 

 

 

= 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r = 3

20.19

uxx+uyy=

 

x 2

 

- y 2

 

 

 

 

 

, 1£r£2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

u½r =1=1, u

 

 

 

 

 

 

= 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r = 2

20.21

uxx+uyy=

 

x 2

 

- y 2

 

 

 

 

 

, 1/2£r£1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

u½r =1/2=1,

 

u

 

r =

= 2

 

 

 

 

 

 

 

r

 

1

20.23

uxx+uyy=

 

x 2

 

- y 2

 

 

 

 

 

, 1/2£r£1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

u½r =1/2=3,

 

u

 

r =

= 2

 

 

 

 

 

 

 

r

 

1

20.25

uxx+uyy=

 

x 2

 

- y 2

 

 

 

 

 

, 1£r£2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

u½r =1=3, u

 

 

 

 

 

 

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r = 2

20.27

uxx+uyy=

 

x 2

 

- y 2

 

 

 

 

 

, 3/2£r£2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

u½r =3/2=0,

 

u

 

r =

= 1

 

 

 

 

 

 

 

r

 

2

20.29

uxx+uyy=

 

x 2

 

- y 2

 

 

 

 

 

, 3/2£r£2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

u½r =3/2=1,

 

u

 

r =

= 0

 

 

 

 

 

 

 

r

 

2

 

 

 

2

- y

2

 

 

 

 

 

20.31

uxx+uyy=

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, 3/2£r£2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2 + y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =3/2=1,

 

u

 

r =

= 1.

 

 

 

 

 

 

 

r

 

2

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.18

uxx+uyy=

x 2

- y 2

 

 

 

,

 

 

1£r£2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1=2, u

 

 

 

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r = 2

20.20

uxx+uyy=

x 2

- y 2

 

 

 

,

 

 

1£r£2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1=2, u

 

 

 

= 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r = 2

 

20.22

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

 

,

 

 

1/2£r£1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1/2=2,

u

 

r =

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

1

 

20.24

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

 

,

 

 

1/2£r£1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1/2=3,

u

 

r =

= 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

1

20.26

uxx+uyy=

x 2

- y 2

 

 

,

 

 

3/2£r£2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =3/2=0,

 

u

 

r =

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

2

 

 

 

 

 

20.28

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

 

,

 

 

1£r£3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1=2, u

 

 

 

= 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r = 3

 

20.30

uxx+uyy=

 

x 2

- y 2

 

 

,

 

 

1£r£3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

+ y 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u½r =1=3, u

 

 

 

= 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r = 3

 

 

 

 

26

 

 

 

 

Задание 21. Решить задачу для уравнения Пуассона в шаровом слое.

 

 

21.1

uxx+uyy+uzz = xz,

1£ r £ 2,

21.2

uxx+uyy+uzz = xz,

1£ r £ 2,

 

u½r =1=0,

u½r =2=0

 

u½r =1=0,

u½r =2=1

21.3

uxx+uyy+uzz = xz,

1£ r < 2,

21.4

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 2,

 

u½r =1=1,

u½r =2=0

 

u½r =1=21,

u½r =2=1

21.5

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 2,

21.6

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 2,

 

u½r =1=1,

u½r =2=2

 

u½r =1=2,

u½r =2=1

21.7

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 2,

21.8

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 2,

 

u½r =1=2,

u½r =2=2

 

u½r =1=3,

u½r =2=1

21.9

uxx+uyy+uzz = xz,

1/2£ r £ 1,

21.10

uxx+uyy+uzz = xz,

1/2<r<1,

 

u½r =1/2=0,

u½r =1= -1

 

u½r =1/2=1,

u½r =1=0

21.11

uxx+uyy+uzz = xz,

1/2£ r < 1,

21.12

uxx+uyy+uzz = xz,

1/2<r<1,

 

u½r =1/2=1,

u½r =1=1

 

u½r =1/2=0,

u½r =1=0

21.13

uxx+uyy+uzz = xz,

1/2< r < 1,

21.14

uxx+uyy+uzz = xz,

1/2<r<1,

 

u½r =1/2= -1,

u½r =1=0

 

u½r =1/2= -1,

u½r =1= -1

21.15

uxx+uyy+uzz = xz,

1/2< r < 1,

21.16

uxx+uyy+uzz = xz,

1/2<r<1,

 

u½r =1/2=1,

u½r =1= -1

 

u½r =1/2= -1,

u½r =1=1

21.17

uxx+uyy+uzz = xz,

1/2< r < 1,

21.18

uxx+uyy+uzz = xz,

2< r < 3,

 

u½r =1/2=1,

u½r =1= -2

 

u½r =2=0,

u½r =3=0

21.19

uxx+uyy+uzz = xz,

2< r < 3,

21.20

uxx+uyy+uzz = xz,

2< r < 3,

 

u½r =2=0,

u½r =3= -1

 

u½r =2= -1,

u½r =3=0

21.21

uxx+uyy+uzz = xz,

2< r < 3,

21.22

uxx+uyy+uzz = xz,

2< r < 3,

 

u½r =2=1,

u½r =3=3

 

u½r =2=1,

u½r =3= -3

21.23

uxx+uyy+uzz = xz,

2< r < 3,

21.24

uxx+uyy+uzz = xz,

2< r < 3,

 

u½r =2=0,

u½r =3=4

 

u½r =2=2,

u½r =3=0

21.25

uxx+uyy+uzz = xz,

2< r < 3,

21.26

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 3,

 

u½r =2=1,

u½r =3= -2

 

u½r =1=1,

u½r =1=1

21.27

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 3,

21.28

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 3,

 

u½r =1=0,

u½r =3=1

 

u½r =1=1,

u½r =3=0

21.29

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 3,

21.30

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 3,

 

u½r =1= -1,

u½r =3=1

 

u½r =1=1,

u½r =3= -1

21.31

uxx+uyy+uzz = xz,

1< r < 3,

 

 

 

 

 

u½r =1=2,

u½r =3=1

 

 

 

 

27

Задание 22. Найти функцию, удовлетворяющую внутри круга уравнению Гельмгольца и принимающую на границе круга заданные значения.

22.1

Du+k2u=0,

0£ r < 1

22.2

Du+k2u=0,

0£ r < 1,5

 

u½

r =1

=25sin3j

 

u½

r =1,5

=24sin3j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.3

Du+k2u=0,

0£ r < 2

22.4

Du+k2u=0,

0£ r < 2,5

 

u½

r =2

=23sin3j

 

u½

 

 

=22sin3j

 

 

 

 

 

 

 

r =2,5

 

 

 

22.5

Du+k2u=0,

0£ r < 20

22.6

Du+k2u=0,

0£ r < 3

 

u½

r =20

=21sin3j

 

u½

r =3

=20sin3j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.7

Du+k2u=0,

0£ r < 4

22.8

Du+k2u=0,

0£ r < 15

 

u½

r =4

=19sin3j

 

u½

r =15

=18sin3j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.9

Du+k2u=0,

0£ r < 3,5

22.10

Du+k2u=0,

0£ r < 4,5

 

u½

r =3,5

=17sin3j

 

u½

r =4,5

=16sin3j

 

 

 

 

 

 

 

 

22.11

Du+k2u=0,

0£ r < 5

22.12

Du+k2u=0,

0£ r < 5,5

 

u½r =5=15sin3j

 

u½r =5,5 =14sin3j

22.13

Du+k2u=0,

0£ r < 6

22.14

Du+k2u=0,

0£ r < 6,5

 

u½r =6=13sin3j

 

u½r =6,5 =12sin3j

22.15

Du+k2u=0,

0£ r < 7

22.16

Du+k2u=0,

0£ r < 7,5

 

u½r =7=11sin3j

 

u½r =7,5 =10sin3j

22.17

Du+k2u=0,

0£ r < 8

22.18

Du+k2u=0,

0£ r < 8,5

 

u½r =8=9sin3j

 

 

u½r =8,5 =8sin3j

22.19

Du+k2u =0,

0£ r < 9

22.20

Du+k2u=0,

0£ r < 9,5

 

u½r =9 =7sin3j

 

 

 

u½r =9,5 =6sin3j

22.21

Du+k2u=0,

0£ r < 10

22.22

Du+k2u=0,

0£ r < 10,5

 

u½r =10=5sin3j

 

u½r =10,5 =4sin3j

22.23

Du+k2u=0,

0£ r < 11

22.24

Du+k2u=0,

0£ r < 11,5

 

u½r =11=3sin3j

 

u½r =11,5 =2sin3j

22.25

Du+k2u=0,

0£ r < 12

22.26

Du+k2u=0,

0£ r < 12,5

 

u½r =12=sin3j

 

 

u½r =12,5 =6sin3j

22.27

Du+k2u=0,

0£ r < 13

22.28

Du+k2u=0,

0£ r < 13,5

 

u½r =13=5sin3j

 

u½r =13,5 =4sin3j

22.29

Du+k2u=0,

0£ r < 14

22.30

Du+k2u=0,

0£ r < 14,5

 

u½r =14=3sin3j

 

u½r =14,5 =2sin3j

22.31

Du+k2u=0,

0£ r < 16

 

 

 

 

 

 

 

 

u½

 

 

=sin3j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r =16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

Задание 23. Найти функцию удовлетворяющую внутри шара уравнению

Гельмгольца и на границе заданному условию.

23.1

u+u=0,

0≤ r < π/2

 

ur|(r=π/2)=cosθ

23.3

u+u=0,

0≤ r < 3π/2

 

ur|(r=3π/2)=cosθ

23.5

u+4u=0,

0≤ r < π/4

 

ur|(r=π/4)==cosθ

23.7

u+4u=0,

0≤ r < 3π/2

 

ur|(r=3π/2)==cosθ

23.9

u+9u=0,

0≤ r < π/6

 

ur|(r=π/6)==cosθ

23.11

u+9u=0,

0≤ r < π/2

 

ur|(r=π/2)==cosθ

23.13

u+16u=0,

0≤ r < π/8

 

ur|(r=π/8)==cosθ

23.15

u+16u=0,

0≤ r < 3π/8

 

ur|(r=3π/8)==cosθ

23.17

u+25u=0,

0≤ r < π/10

 

ur|(r=π/10)==cosθ

23.19

u+25u=0,

0≤ r < 3π/10

 

ur|(r=3π/10)==cosθ

23.21

u+36u=0,

0≤ r < π/12

 

ur|(r=π/12)==cosθ

23.23

u+36u=0,

0≤ r < π/4

 

ur|(r=π/4)==cosθ

23.25

u+49u=0,

0≤ r < π/7

 

ur|(r=π/7)==cosθ

23.27

u+4u=0,

0≤ r < 3π/4

 

ur|(r=3π/4)==cosθ

23.29

u+9u=0,

0≤ r < π

 

ur|(r=π)==cosθ

23.31

u+25u=0,

0≤ r < π

 

ur|(r=π)==cosθ

23.2

u+u=0,

0≤ r < π

 

ur|(r=π)=cosθ

 

23.4

u+u=0,

0≤ r < 2π

 

ur|(r=2π)==cosθ

23.6

u+4u=0,

0≤ r < π/2

 

ur|(r=π/2)==cosθ

23.8

u+4u=0,

0≤ r < π

 

ur|(r=π)==cosθ

23.10

u+9u=0,

0≤ r < π/3

 

ur|(r=π/3)==cosθ

23.12

u+9u=0,

0≤ r < 2π/3

 

ur|(r=2π/3)==cosθ

23.14

u+16u=0,

0≤ r < π/4

 

ur|(r=π/4)==cosθ

23.16

u+16u=0,

0≤ r < π/2

 

ur|(r=π/2)==cosθ

23.18

u+25u=0,

0≤ r < π/3

 

ur|(r=π/3)==cosθ

23.20

u+15u=0,

0≤ r < 2π

 

ur|(r=2π)==cosθ

23.22

u+36u=0,

0≤ r < π/6

 

ur|(r=π/6)==cosθ

23.24

u+36u=0,

0≤ r < π/2

 

ur|(r=π/2)==cosθ

23.26

u+49u=0,

0≤ r < 2π/7

 

ur|(r=2π/7)==cosθ

23.28

u+u=0,

0≤ r < 3π

 

ur|(r=3π)==cosθ

23.30

u+16u=0,

0≤ r < π

 

ur|(r=π)==cosθ

 

 

 

29

 

 

 

Задание 24. Решить первую смешанную задачу для волнового уравнения на

отрезке.

 

 

 

 

24.1

utt=uxx, 0< x < 1, 0< t < ∞,

24.2

utt=uxx, 0< x < 3/2, 0< t < ∞,

 

u(x,0)=x(x−1), ut(x,0)=0,

 

u(x,0)=x(x−3/2), ut(x,0)=0,

 

u(0,t)=0,

u(1,t)=0

 

u(0,t)=0,

u(3/2,t)=0

24.3

utt=9uxx, 0< x <3 , 0< t < ∞,

24.4

utt=4uxx, 0< x < 2, 0< t < ∞,

 

u(x,0)=x(x−3), ut(x,0)=0,

 

u(x,0)=x(x−2), ut(x,0)=0,

 

u(0,t)=0,

u(3,t)=0

 

u(0,t)=0,

u(2,t)=0

24.5

utt=1/4uxx, 0< x < 1/2, 0< t < ∞,

24.6

utt=4uxx, 0< x < 1, 0< t < ∞,

 

u(x,0)=x(x−1/2), ut(x,0)=0,

 

u(x,0)=x(x−1), ut(x,0)=0,

 

u(0,t)=0,

u(1/2,t)=0

 

u(0,t)=0,

u(1,t)=0

24.7

utt=4/9uxx, 0< x < 2/3, 0< t < ∞,

24.8

utt=4uxx,

0< x < 1/2, 0< t < ∞,

 

u(x,0)=x(x−2/3), ut(x,0)=0,

 

u(x,0)=x(x−1/2), ut(x,0)=0,

 

u(0,t)=0,

u(2/3,t)=0

 

u(0,t)=0,

u(1/2,t)=0

24.9

utt=uxx, 0< x < 2, 0< t < ∞,

24.10

utt=16uxx, 0< x < 3, 0< t < ∞,

 

u(x,0)=x(x−2), ut(x,0)=0,

 

u(x,0)=x(x−3), ut(x,0)=0,

 

u(0,t)=0,

u(2,t)=0

 

u(0,t)=0,

u(3,t)=0

24.11

utt=16uxx, 0< x < 2, 0< t < ∞,

24.12

utt=9uxx, 0< x < 1, 0< t < ∞,

 

u(x,0)=x(x−2), ut(x,0)=0,

 

u(x,0)=x(x−1), ut(x,0)=0,

 

u(0,t)=0,

u(2,t)=0

 

u(0,t)=0,

u(1,t)=0

24.13

utt=1/9uxx, 0< x < 1/2, 0< t < ∞,

24.14

utt=uxx, 0< x < 3, 0< t < ∞,

 

u(x,0)=x(x−1/2), ut(x,0)=0,

 

u(x,0)=x(x−3), ut(x,0)=0,

 

u(0,t)=0,

u(1/2,t)=0

 

u(0,t)=0,

u(3,t)=0

24.15

utt=16uxx, 0< x < 1, 0< t < ∞,

24.16

utt=9uxx, 0< x < 3/2, 0< t < ∞,

 

u(x,0)=x(x−1), ut(x,0)=0,

 

u(x,0)=x(x−3/2), ut(x,0)=0,

 

u(0,t)=0,

u(1,t)=0

 

u(0,t)=0,

u(3/2,t)=0

30

24.17utt=4uxx, 0< x < 3, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−3), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(3,t)=0

24.19utt=1/4uxx, 0< x < 1, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−1), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(1,t)=0

24.21utt=4/9uxx, 0< x < 2, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−2), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(2,t)=0

24.23utt=1/9uxx, 0< x < 1, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−1), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(1,t)=0

24.25utt=9uxx, 0< x < 1/2, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−1/2), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(1/2,t)=0

24.27utt=1/4uxx, 0< x < 3, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−3), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(3,t)=0

24.29utt=1/4uxx, 0< x < 3/2, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−3/2), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(3/2,t)=0

24.31utt=9/4uxx, 0< x < 1, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−1), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(1,t)=0

24.18utt=1/4uxx, 0< x < 2, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−2), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(2,t)=0

24.20utt=uxx, 0< x < 1/2, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−1/2), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(1/2,t)=0

24.22utt=9/4uxx, 0<x<3/2, 0<t<∞, u(x,0)=x(x−3/2), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(3/2,t)=0

24.24utt=9/4uxx, 0< x < 3, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−3), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(3,t)=0

24.26utt=9uxx, 0< x < 2, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−2), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(2,t)=0

24.28utt=4/9uxx, 0< x < 1, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−1), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(1,t)=0

24.30utt=1/9uxx, 0< x < 2, 0< t < ∞, u(x,0)=x(x−2), ut(x,0)=0, u(0,t)=0, u(2,t)=0

Соседние файлы в предмете Уравнения математической физики. Методы математической физики.