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УрМатФиз / УрМатФиз с теорией

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2.6.1.

4u = 0 u = g D = fr ag

a

De = fr ag: -cos 2 = 2 cos2 1 cos 3 = 4 cos3 3 cos P0 x = 1 P1 x = x P2 x = 3x2 1 =2 P3 x = 5x3 3x =2 % Pn x |

' .

1.

g = 2 cos + cos 2

De = fr ag:

2.

g = 3 cos2 cos 2

 

D = fr ag:

3.

g = 2 + 3 cos sin2

De = fr ag:

4.

g = cos2 + 3 sin2

D = fr ag:

5.

g = 3 cos 2 cos 2 De = fr ag:

6.

g = cos 3 sin2

D = fr ag:

7.

g = 3 cos 2

De = fr ag:

8.

g = 1 + sin2 + cos 2

D = fr ag:

9.

g = 2 cos sin2

De = fr ag:

10.

g = 5 cos + 3 cos2 D = fr ag:

11.

g = 1 + cos 3

De = fr ag:

12.

g = 2 cos 2 cos

D = fr ag:

13.

g = cos cos 3 De = fr ag:

14.

g = cos2 + 2 cos 3

 

D = fr ag:

15.

g = cos 3 + 2 cos

De = fr ag:

16.

g = cos 3 cos 2

D = fr ag:

17.

g = 2 cos 3

De = fr ag:

18.

g = 1 + 2 cos 2 cos D = fr ag:

19.

g = 2 cos 3 cos 3

 

De = fr ag:

20.

g = 1 + 2 sin2 + cos 3 D = fr ag:

91

2.6.2.

21.

g = 3 cos 2 cos 3

 

De = fr ag:

22.

g = 3 cos 2 cos 3

D = fr ag:

23.

g = 2 cos 2 + cos + 1

De = fr ag:

24.

g = 4 cos cos 3

D = fr ag:

25.

g = 3 + cos 3

De = fr ag:

26.

g = 3 cos 3 cos

D = fr ag:

27.

g = sin2 + cos 3

De = fr ag:

28.

g = 2 cos 2 1

D = fr ag:

29.

g = cos 3 1

De = fr ag:

30.

g = sin2 cos 2

D = fr ag:

! ! " ##$! #% # $& # # ' $$ ! r '

1

@

 

2 @u

 

 

1

 

 

@

 

 

@u

1

 

@2u

 

4u =

 

 

 

r

 

! +

 

 

 

sin

@ ! +

 

 

 

= f r

r2

@r

@r

r2 sin

@

r2 sin2

@'2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2:6:26

# $ !$ $ ! ' ( ! ! '

# $ '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

= 0 :

 

 

 

 

2:6:27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=a

 

 

 

 

 

 

 

1 ! D = fr ag # *$ ! ' $( ! !!$# !

 

juj 1 + r ! 0

2:6:28

 

f r = r2 cos2 ,

2:6:29

 

 

2 ! D =fr ag # *$ ! ' ( !$# ! 2.12

 

u r ' = O 1r! + r ! 1

2:6:30

f r = r 4 cos2 :

2:6:31

 

 

. - + # ./ 2.6.26 ! # $ + -

' !!$& ', ! 2 ! # $ ', . . u r . -$(! ! 2.6.26 + '

92

 

1

 

@

 

2 @u

1

 

@

 

@u

 

4u =

 

 

 

r

 

! +

 

 

 

sin

@ ! = f r :

2:6:32

r2

@r

@r

r2 sin

@

-

!" # $ D D % " 2.6.27 , ) !" # * . . 3 .

+" -

!" # , $,

, , !" # -" | $" 2.6.8 , 2.6.11 , , 2.6.1 . 2.6.14 2.6.15 .

2 , 2.6.32 , 2.6.27 3 !"#- % 4!! # Rn r n = 0 1

1

 

u r = nX=0 Rn r Pncos

2:6:33

% , % !! # r . 2 ") !" # ) f r 6" -

$:

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

f r =

X

fn r Pncos

2:6:34

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

% 4!! #

:

 

 

 

 

 

 

2n + 1

 

 

 

 

 

 

fn r =

Z f r Pncos sin d n = 0 1:

2:6:35

2

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

8 2.6.33 , 2.6.35 9: 2.6.32 " , %-$ Pncos ) !" # 2.6.8 , 2.6.11 , . .

sin1 dd sin dd Pncos ! = n n + 1Pncos : ; " "

1

 

1 d

2 dRn r

 

n n + 1

=

X

 

 

 

@

 

A

r2

 

 

 

n=0

8r2

dr 0r

dr 1

Rn r + fn r 9 Pncos = 0:

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

93

, -, -Pn cos ! n = 0 1 , $ f g :

1

 

d

0r

2 dRn r!

1

n n + 1!

 

 

 

 

 

 

 

 

Rn

r! = fn r! n = 0 1:

2:6:36!

 

 

 

 

 

 

 

 

r

2

 

dr

r

2

 

 

 

dr @

A

 

 

 

 

 

 

 

 

+

2.6.33! - 2.6.27!

- $ Rn r!:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rn a! = 0

n =

 

:

2:6:37!

 

 

 

 

 

 

 

 

0 1

D -- 2.6.28!

jRn r!j 1

r ! 0 n =

0 1

:

 

2:6:38!

0 D -

- 2.6.30!

 

 

 

 

 

 

Rn r! = O 1r!

 

r ! 1 n =

 

:

:6:39

0 1

 

 

 

 

 

 

 

-

Rn r,

! ! "

 

#

$ " .

 

 

 

 

 

 

 

% $ ! ! ! &'' ( fn r , ) * + ! *

 

-

 

 

 

 

%

#

 

 

 

 

 

 

r2 cos2 = fn r Pn

:

 

:6:40

 

 

 

0

 

 

 

 

 

1 #

 

1 :

 

 

2

+BP1

+CP2 = A 1+B cos +C

3 cos2

1

:

cos

= AP0

2

 

5 ! &'' ( ! " +" cos , # 5167

8 A

C

= 0

8 A =

1

 

 

 

2

 

 

3

 

B = 0

 

B = 0

 

3C

= 1

C =

2

:

2

 

3

:

 

 

 

:

 

 

94

2.6.40 :

r13P0cos + 23P2cos ! =

fn r:

f0 r =

r2

f2 r =

2r2

fn r

3

3

 

 

 

fn r Pncos :

0

0 n 6=f0 2g:

2.6.36 , 2.6.37 , 2.6.38 # $% &-

( n 6=f0 2g:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rn r

 

0

 

n 6=f0 2g:

2:6:41

+ & % $# $ %( R0 r:

 

 

 

 

 

2

R0 =

r2

 

9

2:6:42

 

 

R0 +

r

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R0 a = 0

 

 

 

=

2:6:43

 

 

 

 

 

 

 

 

jR0 r j 1

 

r ! 0:

 

2:6:44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-./ & 0 12 2.6.42 3 %.

4 . .

n = 0 44.6 :

R0 r = C0

+ D0r 1:

 

 

 

 

 

 

-./ & 0 12 2.6.42 12 %5

6 -

 

& 3 3, 3 .$ 6

 

 

(

 

 

 

 

 

 

R0 r = C0 r + D0 r r 1

2:6:45

0 0 r D0 r

 

 

 

 

 

C00 r + D00 r r 1 = 0

D00 r r 2 = r2=3:

-#

0

r3

C0 r =

3

0

r4

D0 r =

3

 

 

 

r4

~

 

 

 

 

 

C0 r =

12 + C0

 

 

r5

~

 

 

 

 

 

D0 r =

 

15 + D0:

95

2.6.45 -

2.6.42

~

~

1 r4

2:6:46

 

 

 

 

60:

r = C

+ D r

% 2.6.46 & 2.6.43 , 2.6.44 -

% ) * 2.6.42 | 2.6.44

R0 r =

1

a4

r4 :

60

 

 

 

. ) % ) * R2 r:

R2 +

2

R2

2 3

R2 =

2r2

 

9

r

r2

3

 

 

 

 

 

R2 a = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

=

jR2 r j 1 r ! 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 &

2.6.48 ) .

n = 2 4.6 :

R2 r = C2r2 + D2r 3:

2:6:47

2:6:48 2:6:49 2:6:50

4 .

2 & 2.6.48 3 %- 455 6 ) * ), ) 6 % 3

6 7

 

R2 r = C2 r r2 + D2 r r 3

2:6:51

& 2 r D2 r 7 *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2

 

0

3

= 0

 

 

 

 

8 C2 r r

 

+ D2 r r

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

4

 

 

 

2

=3:

 

2C2 r r

 

3D2 r r

 

 

= 2r

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 8 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

2r

 

 

 

 

 

 

r2

 

~

 

C2 r =

 

 

 

C2 r =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

15

+ C2

0

 

2r6

 

 

 

 

 

2r7

 

~

 

D2 r =

15

D2 r =

105 + D2

:

96

 

2.6.51 -

2.6.48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

 

 

~

 

 

 

3

r4

 

 

2:6:52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21:

 

 

 

 

 

 

r =

C r r

+ D

r r

 

 

 

% 2.6.52 & ' 2.6.49 , 2.6.50 -

 

% + , 2.6.48 | 2.6.50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 r =

a2r2

 

r4

:

 

 

 

2:6:53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

% 2.6.47 , 2.6.53 , 2.6.41 2.6.33 -

+ , 2.6.32 , 2.6.27 , 2.6.28 , 2.6.29

 

 

u r =

 

1

a4

r4 P0cos

+

1

a2r2

r4 P2cos =

 

 

60

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

4

 

4

1

 

2

 

2

 

4

 

 

2

 

 

 

 

=

 

 

a

 

r

 

+

 

a

r

 

r

 

3 cos

1:

2:6:54

 

60

 

 

42

 

 

 

0 1

 

 

2.6.32 ,

2.6.27 ,

2.6.30 ,

2.6.31 . 2 2.6.34 2.6.31

r4 cos2 = fn r Pncos :

n=0

3 4 1 ,

,

3

r 4 1P0cos + 2P2cos ! =

1

 

 

 

X

fn r Pncos :

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

5 6 % 788 9 fn r:

 

 

 

 

 

f0 r =

r 4

 

f2 r =

2r 4

fn r

 

0

 

n 6=f0 2g:

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 % , 2.6.36 , 2.6.37 , 2.6.39

4 -

' n 6=f0 2g:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rn r 0

n 6=f0 2g:

; % 4 , ' R0 r:

00

2 0

 

r 4

9

R0

+ rR0 =

 

 

3

 

 

 

 

 

=

R02 = 0

 

 

 

 

R0 r = O1=r

 

r ! 1:

 

 

97

 

2:6:55

2:6:56 2:6:57 2:6:58

2.6.56

 

r = C r + D r r 1

 

2:6:59

0 r D0 r !

 

 

 

 

 

 

 

8 C0 r + D0 r r

1

= 0

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

r r

2

=

r

4

=3:

 

 

 

 

 

D0

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

r 3

 

 

 

 

 

r 2

~

 

C0 r =

3

 

C0 r =

6 + C0

 

0

r 2

 

 

 

 

 

 

r 1

~

 

D0 r =

3

D0 r =

 

3

+ D0:

 

& '() * 2.6.59 '() -

2.6.56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

~

 

 

1 r 2

:

2:6:60

R0 r = C0 r + D0

r r

 

 

6

& ' , 2.6.60 2.6.57 2.6.58 '() ,- / ! ) 2.6.56 | 2.6.58 :

 

 

 

 

 

a 1r 1 r 2

 

 

2:6:61

 

R0 r =

 

6

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 / , / ! ) ' R2 r:

 

 

 

00

+

2

0

 

2 3

R2 =

2r 4

 

9

2:6:62

R2

r

R2

 

r2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 a = 0

 

 

 

 

2:6:63

 

 

 

 

=

R2 r = O1=r

r ! 1:

 

2:6:64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6.62

 

 

R2 r = C2 r r2 + D2 r r 3

2:6:65

2 r D2 r !

 

98

 

 

8 C r r

 

+ D0 r r 3 = 0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

4

= 2r

4

=3:

 

 

2C2 r r 3D2 r r

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

2r 5

 

 

 

 

 

 

 

 

r 4

 

~

 

 

C2

r =

15

 

 

 

 

 

 

C2

r = 30 + C2

 

 

 

0

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2r

 

 

 

~

 

 

D2 r =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

D2 r =

15

+ D2:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

#$ -

& '(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

 

2

 

 

 

~

 

 

3

 

 

r 2

 

 

R2 r =

C2 r r

 

+ D2

r r

 

+

 

6 :

:6:66

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& ) ,

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 r =

r 2 ar 3

 

 

 

 

:6:67

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 & & , - )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ur = 1

a 1r 1 r 2 P0

 

 

 

 

+

1

r 2 ar 3 P2

=

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

= 1a 1r 1 r 2 +

1

 

r 2 ar 3

cos2 1:

:6:68

 

6

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. 1 1 & , -:

 

 

 

 

 

ur =

1

a4 r4 +

1

 

a2r2 r4

 

 

cos2 1 3

 

 

42

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 & & , -:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ur =

1 a 1r 1 r 2 +

 

1

 

r 2 ar 3 cos2 1:

12

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99

2.6.2.

.

 

 

4u = f r D = fr ag

u= g

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f r = r2 cos2

 

g = cos 2 + cos

2.6.21 2.6.54 , ! "# ! # 2.6.1 2.6.2:

 

 

 

 

1

1

 

 

 

2

2

2

2

1

 

4

4

 

u r = 3 + a

 

r cos +

3a

 

r

3 cos

1 +

 

a

 

r

+

 

 

60

 

 

+

1

a2r2

r43 cos2

1:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4u = f r De = fr ag

u r=a= g

f r = r 4 cos2 g = cos 2 + cos 2.6.25 2.6.68 :

u r = 13ar 1 + a2r 2 cos + 23a3r 33 cos2 1 + 16 a 1r 1 r 2+ +121 r 2 ar 33 cos2 1:

) * 4u = f r " " u r=a= 0 D = fr ag De = fr ag:

1.

f r = 5r

3 cos 3

De = fr ag:

2.

f r = 5r2 cos 3

D = fr ag:

3.

f r = 3r

4 cos 2

De = fr ag:

4.

f r = 3r2 cos 2

D = fr ag:

5.

f r = 5r

3cos + cos 3 De = fr ag:

6.

f r = 5r2cos cos 3

D = fr ag:

7.

f r = 9r

62 + cos 2

De = fr ag:

100