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

УрМатФиз / УрМатФиз с теорией

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
16.05.2024
Размер:
4.39 Mб
Скачать

 

f02t = 2

sin t

fnk t 0

n k 6=0 2

 

 

g11 = 1

gnk = 0 n k 6=1 1:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 8dunk t

2

 

9

 

r ' = 0

 

 

 

dt

+ a

nkunk t fnk t = vnk

 

n=0 k=1 :

 

 

 

 

 

 

 

 

dunkt

+ a2 nkunk t = fnk t n =

 

k =

 

:

0 1

1 1

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X Xfunk

gnkgvnk r ' = 0 unk

= gnk

n=0 k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n = 0 1 k = 1 1:

:2:21

:2:22

-

:2:23

$ % & ' ( ) &

unk t -

!

& * % (

 

, -! . ' .

 

 

/ ( ) &

*:

n k = 0 2

n k = 1 1 , 1 2 2 ! 2 '

 

! , unk t

0 n k 6=0 2

 

n k 6=1 1:

3 & ' ( ) &

 

 

 

 

 

 

 

du11

t

 

2

11u11

t = 0 u11

= 14

 

 

 

 

dt

 

+ a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du02

t

+ a2 02u02

t = 2 sin t

u02 0 = 0

 

 

dt

 

' '1 ' , -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u11 t = e a2 t

 

 

:2:24

 

 

u02

t =

2 e

a2 02t + a2 02 sin t

cos t

 

:2:25

 

 

 

 

 

1 + a4 022

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 20 12

 

0 12 12

 

 

 

 

. 02

= B b

C 11

= B

b

C :

 

 

 

 

@

A

 

@

 

A

 

 

 

 

201

3.2.24 , 3.2.25 3.2.18

3.2.5 | 3.2.8 :

 

 

 

 

 

a2 02t + a2 02 sin t cos t J0 p

 

r

 

 

 

 

u r ' t =

2e

02

+

 

 

 

 

 

 

1 + a4 022

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+e a2 11tJ2 q

 

 

r cos 2':

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

. 1 u x y t = 2e a25t sin x cos 2y+

 

 

 

 

 

 

 

 

+3sin t + a220 cos t a220e a220t sin 2x cos 4y

:

 

 

 

 

 

 

 

 

a4400 + 1

 

 

 

 

2 u r ' t =

2e a2 02t + a2 02 sin t cos t J0 p

 

r

 

 

 

02

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + a4 022

 

 

 

 

 

 

 

 

+e a2 11tJ2 q

 

r cos 2'

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

" q

 

= k2n k2n

| k-$ % & ' J2n = 0 J2n x |

nk

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( %) ' * ' 2n-" ' % .

 

 

 

 

3.2.1. +$ &-%$ ' - '

@u@t = a24u + f

' " & % % " % , " , ' , % % 3.8.1, & ,

ut=0= g:

1.u x=0= u x= = uy y=0= u y= =2= 0

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

2. u '=0= u' '= =4= u r=b= 0

f r ' t = 2J2 12 r=b sin 2' sin t g r ' = J6 26 r=b sin 6':

202

3.

ux x=0= u x= =2= uy y=0= uy y= = 0

 

 

f x y t = 3 cos x cos y sin t

g x y = 2 cos 3x cos 2y:

4.

u '=0= u '= =3= ur r=b= 0

 

 

 

f r ' t = J3 13 r=b sin 3' cos t

g r ' = J6 26 r=b sin 6':

5.

ux x=0= ux x= = u y=0= uy y= =2= 0

 

 

f x y t = cos 2x sin y t + 1 g x y = 3 cos x sin 3y:

6.

u' '=0= u '= =2= u r=b= 0

 

 

 

f r ' t = J1 21 r=b cos ' t + 2

g r ' = J3 13 r=b cos 3':

7.

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

 

 

f x y t = 2 sin x sin 2y sin t

g x y = sin 3x sin y:

8.

u' '=0= u' '= = u r=b= 0

 

 

 

f r ' t = J1 21 r=b cos ' t

g r ' = J2 12 r=b cos 2':

9.

u x=0= u x= = uy y=0= uy y= = 0

 

 

f x y t = 2 sin 2x cos y cos t

g x y = 3 sin x cos 2y:

10.u '=0= u' '= =3= ur r=b= 0

f r ' t = 2J3=2 13=2 r=b sin 3'=2 sin t

 

g r ' = J5=2 25=2 r=b sin 5'=2 :

11.

ux x=0= u x= =2= u y=0= uy y= =2= 0

 

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

12.

u '=0= u '= =2= u r=b= 0

 

f r ' t = J2 12 r=b sin 2' cos t g r ' = 2J4 14 r=b sin 4':

203

13.

ux x=0= ux x= = u y=0= u y= = 0

 

f x y t = cos x sin 2y t g x y = cos 2x sin y:

14.

u' '=0= u '= = ur r=b= 0

 

f r ' t = J1=2 11=2 r=b cos '=2

t

 

 

g r ' = J3=2 13=2 r=b cos 3'=2 :

15.

u x=0= ux x= =2= uy y=0= u y= =2= 0

 

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

g x y = 2 sin x cos 3y:

16.

u' '=0= u' '= =4= u r=b= 0

 

 

 

f r ' t = J4 24 r=b cos 4' sin t

g r ' = J4 14 r=b cos 4':

17.

u x=0= u x= = u y=0= uy y= =2= 0

 

 

f x y t = 2 sin 2x sin y sin t

g x y = sin x sin 3y:

18.

u '=0= u' '= =2= u r=b= 0

 

 

 

f r ' t = J1 21 r=b sin ' cos 2t

g r ' = J3 13 r=b sin 3':

19.

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

 

 

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

20.

u '=0= u '= = ur r=b= 0

 

 

 

f r ' t = 2J1 21 r=b sin ' cos t

g r ' = J2 12 r=b sin 2':

21.

ux x=0= ux x= = uy y=0= u y= =2= 0

 

 

f x y t = 2 cos 2x cos y sin 2t

g x y = cos x cos 3y:

22.

u' '=0= u '= =4= ur r=b= 0

 

 

 

f r ' t = J2 12 r=b cos 2' cos t

g r ' = 2J6 16 r=b cos 6':

204

23.

u x=0= ux x= =2= uy y=0= uy y= = 0

 

f x y t = 2 sin x cos y sin t

g x y = sin 3x cos 2y:

24.

u' '=0= u' '= =3= u r=b= 0

 

 

f r ' t = J3 23 r=b cos 3'

t g r ' = 2J6 16 r=b cos 6':

25.

u x=0= u x= = u y=0= u y= = 0

 

f x y t = 2 sin x sin y sin t

g x y = sin 2x sin y:

26.u '=0= u' '= = ur r=b= 0

f r ' t = 2J1=2 11=2 r=b sin '=2 sin t

 

 

g r ' = J3=2 13=2 r=b sin 3'=2 :

27.

ux x=0= u x= =2= uy y=0= u y= =2= 0

 

f x y t = 2 cos x cos 3y t

g x y = cos 3x cos y:

28.

u '=0= u '= =4= ur r=b= 0

 

 

f r ' t = 2J4 14 r=b sin 4' cos t g r ' = J8 28 r=b sin 8':

29.

ux x=0= ux x= = uy y=0= uy y= = 0

 

f x y t = 2 cos x cos 2y sin t

g x y = cos 2x cos y:

30.u' '=0= u '= =3= u r=b= 0

f r ' t = J3=2 13=2 r=b cos 2'=2 sin t

g r ' = J3=2 23=2 r=b cos 3'=2 :

3.2.2. 1 - ! " ! # # $ # !% "& % # # #

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

205

@u

x y z 2 D t 0

3:2:26

= a u + f x y z t

@t

 

 

@D, 2.8.2 2.8.30 , 2.8.31 :

u x=0= u x= = @u@y y=0= @u@y y= =2= @u@z z=0= u z= = 0

3:2:27

 

 

u t=0= g x y z = 3 sin 2x cos 2y cos 3z=2 x y z 2 D

3:2:28

!

 

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

3:2:29

2 $%& ' -% ) ! ! &- ! & * !

D = f r ' z : 0 r b 0 ' 2 0 z hg

 

@u

= a24u + f r ' z t

r ' z 2 D t 0

3:2:30

@t

 

 

 

@D, 2.8.2 2.8.32 , 2.8.33 :

@u

 

=

@u

 

=

@u

= 0

@z z=0

 

 

@z

z=h

 

@r r=b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

12 r1

 

 

 

 

 

u t=0= g r ' z = J2 B

 

 

 

C cos 2' cos z=h r ' z 2 D

 

 

 

@

 

b A

 

 

 

 

 

3:2:31

3:2:32

!

 

 

 

0

21 r1

 

f r ' z t = J1 B

 

C sin ' cos z=h t + 1

3:2:33

b

@

A

 

kn | k-% Jn0 = 0 Jn x | , * - n- ! .

3 $%& ' -% ) ! ! &- ! & & * !

D = f r ' z : 0 r b 0 ' =2 0 z hg

206

k2n
!

@u

r ' z 2 D t 0

3:2:34

= a u + f r ' z t

@t

 

 

@D, 2.8.2 2.8.34 , 2.8.35 :

 

 

@u

@u

 

 

 

 

 

@' '=0= @' '= =2= u r=b= u z=0= u z=h= 0

 

3:2:35

 

 

 

 

 

 

u

 

= g r ' z = 3J2

0

22 r1 cos 2' sin 3 z=h

r ' z

2 D

3:2:36

 

t=0

 

B

b C

 

 

 

 

 

 

@

A

 

 

 

0 2 r1

f r ' z t = 2J2 B 1b C cos 2' sin z=h 3:2:37

@ A

| k-% J2n = 0 J2n x | & ' ( 2n- ! .

. 1 * + , ! ,-

. . !-

/ / ! ,- ! 3.17

 

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

u x y z t =

X X X

unkm t vnkm x y z

3:2:38

 

n=1 k=0 m=0

 

 

 

 

 

0 / & '

 

 

 

 

 

 

 

 

vnkm x y z = sinnx cos 2ky cos

2m + 1

z

!

 

 

2

 

, ! 1/ |2 , / / , / / -/ ! ,! 3 ! / / / 45 ! !-3.2.26 3.2.27 . 6/ , ! 1/ |2 + 2.8.2, 0 / , nkm 4/ & 2.8.46 , / / / 45 0 / & ' ! 4/ & % 2.8.47 . 7 , / 8&& ' / unkm t 4/ + , ! 9 + 3.23 , 3.24 . : + % , ! 8&& ' / ; fnkm t gnkm ,-% ! 0 / & ' 3.18 3.19 3 ! / , 0 / - 4 3.20 3.21 .

207

 

3.2.29

 

sin x cos 4y cos 3z=2 = v121 x y z | -

 

, :

 

 

 

 

 

 

 

f121 t = sin t

 

fnkm t 0

#

 

n k m 6=1 2 1:

 

 

3.2.28

 

sin 2x cos 2y cos 3z=2 = v211 x y z | -

 

, :

 

 

 

 

 

 

 

 

g211 = 3 gnkm = 0

#

n k m 6=2 1 1:

 

 

 

& ' , ( ) ( * +

 

3.23 , 3.24 #

n k m 6=

6=1 2 1 n k m 6=2 1 1

, ' -.

 

( , :

 

 

 

 

 

 

unkm t 0

#

n k m 6=1 2 1

n k m 6=2 1 1:

 

3:2:39

& ) (

* +

, '

 

 

 

 

 

 

du121 t

2

121u121 t = sin t

u1210 = 00

 

 

 

 

 

dt

+ a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3:2:40

 

du211 t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ a2 211u211 t = 0

 

u2110 = 3:

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + ,

) ( 3.2.40 '

 

 

 

 

 

u121 t =

a2 121 sin t cos t + e a2 121t

 

 

 

 

 

 

 

4

2

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

121

 

 

3:2:41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u211 t = 3e a2 211t:

 

 

 

2 , 3.2.39 , 3.2.41 3.2.38

# ( , +

) (

3.2.26 | 3.2.29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u x y z t = 3e

a2 211t sin 2x cos 2y cos 3z=2 +

 

 

 

+

a2 121 sin t cos t + e a2 121t sin x cos 4y cos 3z=2

 

 

 

 

 

 

 

4

2

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

121

 

 

 

 

 

4 ) ( ( ' # , 2.8.46

 

 

 

 

 

121 =

77

 

211 = 41:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

4

 

 

 

208

2 3.2.30 | 3.2.33 3.17

11

u r ' z t =

unkm t vnkm r ' z

3:2:42

0k=1 m=0

! "#$%

0

k

r1

 

 

n

 

 

vnkm r ' z = Jn B

b

C An cos n' + Bn sin n' cos mz=h

3:2:43

@

A

 

' # |( # , $ # # *

-

!, #-. - . # 3.2.30 . ! # 3.2.31 . / ' # |( # 2.8.2, ! nkm !- " # 2.8.58 , #- ! "#$% - " # 2 2.8.59 . 4 ! $5"" % ! unkm t - 6 3.23 , 3.24 . 7 2 $5"" % ! 8# * fnkm t gnkm 2 ! !

"#$% 3.18 3.19 .$ ,

, . $

. -

- 3.20 3.21 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

21 r1

 

 

 

7 ! 3.2.33 J1 B

b

C sin ' cos z=h = v121 r ' z | -

 

 

 

@

A

 

 

 

"#$% ,

* :

 

 

 

f121 = t + 1

fnkm t 0 n k m 6=1 2 1:

 

 

 

 

0 12 r1

 

 

 

7 ! 3.2.32 J2 B

 

C cos 2' cos z=h = v211 r ' z | -

 

 

 

@

b

A

 

 

 

"#$% ,

* :

 

 

 

g211 = 1

gnkm = 0

 

n k m 6=2 1 1:

 

 

: - # ,

6 3.23 , 3.24 n k m 6=

6=1 2 1 n k m 6=2 1 1 -

! ;< !

* ! # ,

* :

 

 

 

unkm t 0 n k m 6=1 2 1 n k m 6=2 1 1:

3:2:44

 

: * ! 6 -

 

 

du121 t + a2 121u121 t = t + 1

u1210 = 0=

3:2:45

 

dt

 

 

 

 

 

 

209

du t + a2 211u211 t = 0

 

u2110 = 1:

3:2:46

dt

 

 

 

 

 

 

 

3.2.45 , 3.2.46 !

 

1

2

 

 

 

1

 

 

u121 t = "

 

1! e a

121t + t

+ 1

 

# = a2 121

3:2:47

a2 21

a2 121

u211 t = e a2 211t:

3.2.44 , 3.2.47 , 3.2.43 3.2.423.2.30 | 3.2.33

u r ' z t = e

a2 211tJ2 0

12 r1 cos 2' cos z=h+

 

B

b C

 

@

A

+

 

 

1

1

 

e a2 121t + t + 1

 

 

 

1

 

J1 0

21 r1 sin ' cos z=h

 

1

 

" a2 121

!

 

 

a2 121 #

 

 

 

 

 

 

 

B

b C

 

a2 121

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

A

 

 

 

! " # $# # % 2.8.58 :

 

 

 

 

 

 

121 = =h 2 + 21 =b 2

 

211 = =h 2 + 12 =b 2

 

 

 

n

 

 

 

 

 

0

 

 

 

= 0

Jn x | % +-# . # n-

k

 

| k-* + , # Jn

# + .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 / 3.2.34 | 3.2.37 0 1 # #

3.17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u r ' z t =

 

 

 

 

 

unkm t vnkm r ' z

3:2:48

 

 

 

 

 

 

 

n=0 k=1 m=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X X X

 

 

 

 

 

 

! " % +-#

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vnkm r ' z = J2n 0

2n

r

1 cos 2n' sin mz=h

 

 

 

 

 

 

k

 

3:2:49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

b

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

3 |4 #, + # # , - # # "$ # 50 -# 3.2.34 " # 3.2.35 . 6 3 |4 # 2.8.2, ! " # nkm " #5 # % 2.8.71 , 50 ! "

210