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

УрМатФиз / УрМатФиз с теорией

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
16.05.2024
Размер:
4.39 Mб
Скачать

cos 2x = X0 x cos 6x = X1 x | - . ! ! !! 3.1.23 , %

 

 

g0 = 2

 

g1 = 3 gn = 0

n 6= 0 1:

3:1:24

( % 3.1.18 3.1.19 3.1.13 :

 

 

8dun t

2

2

2

2n + 1

2

 

9

 

 

 

dt

+ a

 

 

un t fn t = cos 2 2n + 1x = 0:

n=0

:

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

f g | . / 0 1

% ! , / , 2.

3 2 % 345 % ! un t

 

dun t

+ a24 2n + 12un t = fn t n =

 

:

3:1:25

0 1

dt

 

 

 

 

( % 3.1.18 3.1.22 / 3.1.15

%

1

 

 

 

 

Xfun0

gng cos 2 2n + 1x = 0 un0 = gn:

3:1:26

n=0

 

 

 

 

7 % un t 2 8 % 0 9 8 3.1.25 , 3.1.26 345. - 8 % , 3.1.21 , 3.1.24 , 0 -9 8 3.1.25 , 3.1.26 n 6= 01 2 % 2 8 un t 0fn t 0 n 6=2 / -

gn = 0 n 6= 01 . : 9 8

n = f0 1 2g % 2

2; :

 

 

 

 

 

du

t

+ a24u0 t = 0

u00 = 2<

 

3:1:27

0

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

du

t

+ a236u1 t = 0

u10 =

3<

3:1:28

1

 

 

 

 

 

dt

+ a2100u2 t = cos 2t u20 = 0:

 

du

t

3:1:29

2

 

 

 

 

 

dt

> 8 % 0 3.1.27 . 3 ; 8 45 u0 t = A0e a24t

% / % u00 = A0 = 2:

191

3.1.27

 

u0 t = 2e

a24t:

3:1:30

! "

3.1.28 :

 

u1 t = 3e

a236t:

3:1:31

% & '( " )* 3.1.29 " , &. -'( " .( " )*

 

 

 

 

 

 

u t = A2e a2100t:

 

 

 

-'( " " )* ' /

 

 

 

 

 

 

 

u2 t = A2 t e a2100t:

 

 

3:1:32

0 3.1.32 )* 3.1.29 ,

 

 

 

 

 

 

 

dA

t = ea

100t cos 2t:

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

-. !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

a2100t

2

 

 

 

~

 

A2 t =

10a 4 + 4

e

 

 

a

100 cos 2t

+ 2 sin 2t + A2:

-'( " " )* 3.1.29

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

~

a2100t

 

u2 t =

10a 4 + 4

a

100 cos 2t + 2 sin 2t + A2e

 

:

% &

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2, , , 5" 6 /

u20 = 0.

 

 

 

3.1.29 ,"

 

 

u2 t =

1

 

a2100 cos 2t + 2 sin 2t

a2100e a2100t :

3:1:33

 

10a 4

+ 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 3.1.30 , 3.1.31 , 3.1.33 un t 0 ," n 6=f0 1 2g 3.1.18 , " ! & .

192

. u x t = 2e a24t cos 2x

3e

a236t cos 6x+

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

+

 

 

 

 

a2100 cos 2t + 2 sin 2t

a2100e a

100t cos 10x:

 

a

4 + 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

Gx y! t = 8

 

e a24 2n+1 2 t cos

n + 1 x cos n + 1 y

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

" # $ # %&' (

 

 

 

=4

 

 

 

 

 

t =4

 

 

ux t = Z g y G x y! t 0 dy + Z Z f y G x y! t dy d :

 

 

 

0

 

 

 

 

0

0

 

 

 

3.1.2.

 

 

) " & $& - ' $ -

+ #$ #

 

 

 

 

 

 

@u

= a2

@2u

+ f x t D = fx

: 0 x lg 0 t

 

 

@t

@x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- + - $ - $& - $ -

 

u t=0= g x x l :

 

1.

u x=0= u x= = 0

 

 

fx t = sin x cos t

g x = 3 sin 2x sin 3x:

2.

u x=0= ux x= =2= 0

 

 

fx t = 2 sin 3x cos t

g x = 2 sin x 3 sin 5x:

3.

ux x=0= u x= =2= 0

 

 

fx t = cos 5x sin t

g x = 2 cos x + 3 cos 3x:

4.

ux x=0= ux x= = 0

 

 

fx t = 2 cos 3x sin t

g x = 3 + cos x 5 cos 2x:

5.u x=0= u x=2 = 0

fx t = sin x cos t g x = 2 sin x=2 sin x:

193

6.

u x=0= ux x= = 0

 

 

 

 

 

f x t = sin 5x=2 sin t

g x = 3 sin x=2

sin 3x=2 :

7.

ux x=0= u x= = 0

 

 

 

 

 

f x t = cos 3x=2 cos t

g x = cos x=2

2 cos 5x=2 :

8.

ux x=0= ux x= =2= 0

 

 

 

 

 

f x t = 2 cos 2x cos t

g x = 1 + cos 2x

2 cos 4x:

9.

u x=0= u x=2 = 0

 

 

 

 

 

f x t = 2 sin x sin 3t

g x = sin x=2 3 sin x:

10.

u x=0= ux x=2 = 0

 

 

 

 

 

f x t = sin x=4 sin 2t

g x = 2 sin x=4

sin 3x=4 :

11.

ux x=0= u x=2 = 0

 

 

 

 

 

f x t = cos x=4 sin t

g x = 3 cos x=4

cos 3x=4 :

12.

ux x=0= ux x=2 = 0

 

 

 

 

 

f x t = 2 cos 2x cos t

g x = 2 cos x=2

cos x:

13.

u x=0= u x= = 0

 

 

 

 

 

f x t = sin 2x t

g x = sin x

2 sin 3x:

 

14.

u x=0= ux x= =2= 0

 

 

 

 

 

f x t = sin x sin t

g x = 3 sin x

sin 3x:

 

15.

ux x=0= ux x= =2= 0

 

 

 

 

 

f x t = cos 3x sin t

g x = cos x

3 cos 5x:

16.

ux x=0= ux x= = 0

 

 

 

 

 

f x t = cos x cos t

g x = 2 cos x + 3 cos 2x:

194

17. u x=0= u x=2 = 0

f x t = sin x t g x = sin x=2 + 3 sin 2x:

18.u x=0= ux x= = 0

f x t = 2 sin 3x=2 sin t g x = sin x=2 + 2 sin 5x=2 :

19.ux x=0= u x= = 0

f x t = cos x=2 sin 2t g x = 2 cos x=2 + cos 3x=2 :

20.ux x=0= ux x= =2= 0

f x t = cos 4x sin t g x = 2 cos 2x + cos 6x:

21.u x=0= u x=2 = 0

f x t = 3 sin 2x sin t g x = 3 sin x=2 + sin x:

22.u x=0= ux x=2 = 0

 

f x t = sin x=4 cos t

g x = sin x=4 sin 5x=4 :

23.

ux x=0= u x=2 = 0

 

 

 

 

f x t = 2 cos 3x=4 cos t g x = cos x=4 2 cos 5x=4 :

24.

ux x=0= ux x=2 = 0

 

 

 

 

f x t = 3 cos x sin t

g x = cos x

3 cos 2x:

25.

u x=0= u x= = 0

 

 

 

 

f x t = sin x sin t

g x = sin 2x

sin 5x:

26.

u x=0= ux x= =2= 0

 

 

 

 

f x t = sin 5x t

g x = sin x + 2 sin 3x:

27.ux x=0= u x= =2= 0

f x t = cos x cos t g x = cos x + 2 cos 3x:

195

3.2.1.

28.

ux x=0= ux x= = 0

 

 

 

f x t = 3 cos 2x sin 2t

g x = 2 cos x

cos 3x:

29.

u x=0= u x=2 = 0

 

 

 

f x t = sin 2x sin t g x = sin x 3 sin 5x:

30.

u x=0= ux x= = 0

 

 

 

f x t = sinx=2 cos t

g x = sin 3x=2

sin 5x=2:

3.2.,

, ,

1 -! " # D

@u

= a24u + f x y t D

= f x y : 0 x 0 y =2g

0 t

@t

 

 

 

 

 

 

 

 

3:2:1

! # &" ! " @D

 

 

 

 

 

 

u

 

= u

 

=

@u

= @u

= 0 0 t

3:2:2

 

 

x=0

 

x=

 

@y y=0

@y y= =2

 

 

&" ! "

 

 

 

 

 

 

 

u t=0= g x y = 2 sin x cos 2y

x y 2 D

3:2:3

#

 

 

f x y = 3 sin 2x cos 4y cos t:

3:2:4

 

 

 

2 - - ! # " ! D

@u

= a24u + f r ' t D = f r ' : 0 r b 0 ' =2g

0 t

@t

 

3:2:5

 

 

! # &" ! " @D

196

@u

@u

 

 

@' '=0= @' '= =2= u r=b= 0 0 t

3:2:6

 

 

 

 

 

0

2 r 1

 

u t=0= g r ' = J2 B

1b C cos 2'

3:2:7

 

@

A

 

 

 

 

 

0

20 r 1

3:2:8

f r ' t = 2J0 B

 

C sin t

@

b

A

 

k2n | k- J2n = 0

J2n x | !

2n- " .

 

 

 

. 1 % & ' () |* , ) " ) ' ) ) ' " ,3.2.1 " f x y t 0 -3.2.2 . -& .) ' " " 3.8.1. % / )-' ) ) ) 01 / ) ' 0)

3.8.19 , 3.8.20

 

 

 

 

nk = n2 + 2k 2 vnk x y = sinnx cos 2ky jjvnkjj2

=

2 k0

+ 1

 

8

 

n = 1 1 k = 0 1:

-& , ' / ) ' 4 "

.) / ) , " " ' 4 ) -) ' " " ) ) " x y ' " " t:

1 1 1 1

u x y t = X X unk t vnk x y = X X unk t sinnx cos 2ky : 3:2:9

n=1 k=0

n=1 k=0

6' ) f x y t g x y 3.2.3 3.2.4 ) 4 '- 4 " ) / ) , vnk x y

1 1

f x y t = 3 sin 2x cos 4y cos t = X X fnk t vnk x y =

n=1 k=0

1

1

 

= X X fnk t sinnx cos 2ky

3:2:10

n=1 k=0

 

197

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

g x y = 2 sin x cos 2y =

gnkvnk x y =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 k=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

gnk sin nx cos

ky

 

:2:11

 

 

 

 

 

n=1 k=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fnk

t =

 

 

 

ZZ f x y t vnk x y dxdy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jjvnkjj

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gnk =

1

 

ZZ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g x y vnk x y dxdy

n = 1 1

k

= 0 1:

 

 

jjvnkjj

2

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fnk

t gnk

, " # $ % &.

 

 

 

 

 

 

 

( , v22

x y = sin 2x cos 4y v11 x y = sin x cos 2y %-

" % + # % + $+ %

"

 

f22t = 3 cos t

fnk

t 0 " n k 6=2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:2:12

 

 

 

 

g11 = 2 gnk = 0 "

n k 6=1 1:

 

 

 

 

, %

 

 

 

 

% ./

 

"

 

 

 

 

1 1

8dunk t

2

 

nk

u

nk

t f

nk

9

 

nk

x y = 0:

 

 

 

X

X

 

dt

+ a

 

 

 

t = v

 

 

 

 

n=1 k=0

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

" # % +

% D " 1./

 

dunkt

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n = 1 1

k = 0 1:

:2:13

 

 

 

 

+ a

nkunk t = fnk

t

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, " %

 

 

 

 

% %

"-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X Xfunk

 

gnkgvnk x y = 0 unk

 

= gnk

:2:14

 

n=1 k=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n = 1 1 k = 0 1:

198

 

 

3.2.13 , 3.2.14 , : n k = 1 1

n k = 2 2 , !"

#$

# %

3.2.12 , # #$, unk

0 n k

6= 1 1 n k

6= 2 2:

' % #$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du

 

t

+ a2 11u11 t = 0

u110 = 2)

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du

22

t

+ a2 22u22 t = 3 cos t

u220 = 0

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

% #% % * +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u11 t = 2e

a2 t = 2e

a25t

 

 

3:2:15

 

 

 

u22 t = 3

sin t + a220 cos t a220e

a220t

:

3:2:16

 

 

 

 

 

a4400 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2.15 , 3.2.16

unk t

0

n k

6= 1 1

n k

6=2 2 3.2.9

3.2.1 | 3.2.4 :

 

 

 

 

 

u x y t

= 2e

a25t sin x cos 2y+

 

 

 

 

+3

sin t + a220 cos t

a220e a220t

sin 2x cos 4y

:

3:2:17

 

 

 

 

 

 

a4400 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 $ % & |' (, ) ( - ( + ( ,- 3.2.5 f r ' t 0 , . , ( 3.2.6 . / 0 % 3.8.1. $2 , - ( 34 2 , 5 )6 3 ( 5 3.8.28 , 3.8.29

0 2n 12

nk = B k C vnk r ' = J2n q nkr cos 2n'

@ b A

 

 

 

 

2

0 2n

 

2

n0 + 1

 

 

 

 

 

 

jjv

 

jj

n = 0 1 k = 1 1

 

nk

 

= bJ2n k

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

| k-% ) + ( J2n

= 0 J2n x | 5 )6 ( 7 (

. k

2n-. ( ) .

199

, -!r '"t:

u!r ' t" =

=

1

0k=1

11

n=0 k=1

unk!t"vnk!r '" =

0 2n r 1

unk!t"J2n B k C cos!2n'": !3:2:18"

@ b A

) f!r ' t" g!r '" !3.2.8", !3.2.7"vnk!r '"

0

20 r 1

fnk t vnk r ' =

f!r ' t" = 2J0 B

C sin t

@

b A

n0 k=1

 

 

 

 

 

0

k

 

r 1

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

=

 

 

fnk t J2n

@

b

 

A

cos n'

 

n=0 k=1

 

B

 

C

 

gr ' =

J2

0

12 r

1 cos 2'

= nX kX gnkvnk r ' =

b

 

 

B

 

C

 

 

=0 =1

 

 

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

k

r 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= nX kX gnkJ2n

B

b

C

cos

n'

 

 

=0

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fnk

 

t =

 

ZZ

f r ' t vnk

r ' r drd'

 

 

 

 

 

jjvnkjj

2

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

ZZ g r ' vnk r ' drd'

 

 

 

 

 

 

gnk =

 

n = 0 1 k = 1 1:

 

 

jjvnkjj

2

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:2:19

:2:20

fnk

t gnk

! , #$ % & '.

 

 

 

 

 

) ,

v02 r ' = J0 0

20 r

1

v11

r ' = J2

0

12 r

1 cos 2':

 

 

 

B

b C

 

 

B

b C

 

@

 

A

 

 

@

 

A

* & # & + $& + %+ &

 

#

 

 

 

 

 

 

 

200