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

УрМатФиз / УрМатФиз с теорией

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
16.05.2024
Размер:
4.39 Mб
Скачать

 

 

2.8.72 .

unkm t

! 3.23 , 3.24 . %

 

& ' fnkm t gnkm ( )

3.18 3.19 , -, ) , , -

3.20 3.21 .

 

 

 

 

 

 

0

12 r

1

% ( 3.2.37 J2 B

 

 

C cos 2' sin z=h = v111 r ' z | )-

 

 

@

b

A

 

' :

 

f111 = 2 fnkm t 0

n k m 6=1 1 1:

 

 

 

0

22 r 1

% ( 3.2.36 J2 B

 

C cos 2' sin 3 z=h = v123 r ' z |

 

 

 

@

b A

)

 

' :

 

g123 = 3

gnkm = 0

n k m 6=1 2 3:

4 ,

! 3.23 , 3.24 n k m 6=

6=1 1 1 n k m 6=1 2 3 56' , ' :

unkm t 0

n k m 6=1 1 1 n k m 6=1 2 3:

4 ' !

du111 t

2

111u111 t = 2

u1110 = 09

dt

+ a

 

 

 

du123 t

+ a2 123u123 t = 0

u1230 = 3:

dt

 

 

 

: 3.2.51 , 3.2.52

u111 t = 2 1 e a2 t

u123 t = 3e a2 123t:

 

a2 111

 

3:2:50

3:2:51

3:2:52

3:2:53

; 3.2.50 , 3.2.53 , 3.2.49 3.2.483.2.34 | 3.2.37

0 2 r 1

u r ' z t = 3e a2 123tJ2 B 2 C cos 2' sin 3 z=h+

@ b A

 

2 1 e a2 111t

0

12 r 1

+

2

111

J2 B

b

C cos 2' sin z=h

 

a

@

A

211

 

 

2.8.71 :

 

 

 

 

 

 

 

 

= =h 2 + 12 =b 2

 

123 = 3 =h 2 + 22 =b 2

 

 

 

2n

| k-$ % & J2n = 0

J2n x | %( )

k

 

2n-

 

% .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. 1 u x y z t = 3e

a2

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

a2

121 sin t

cos t + e

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a4

1212

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

121 =

77

 

211 =

41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

3 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

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

 

 

 

 

121 = =h

2

1

 

2

 

211 = =h

2

 

 

2

 

2

 

n

| k-$ % &

 

 

+ 2

 

=b

 

+ 1

=b

k

Jn = 0

Jn x | %( ) n-

% .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

u r ' z t = 3e a2 123tJ2 0

22 r

1 cos 2' sin 3 z=h+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

b

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+2 1 e a2 111t J2 0

12 r1 cos 2' sin z=h

 

 

 

 

 

 

 

a2

111

 

B

 

b

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

111 = =h

2

2

2

 

123 = 3 =h

2

2

 

2

 

2n

| k-$ %-

 

+ 1

 

=b

 

 

+ 2

=b

k

& J2n = 0

 

 

J2n x | %( ) 2n-

% .

3.2.2. +$ ,

& -%$ -

 

 

 

@u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= a24u

+ f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

, %

(

% %

(

 

@D, % % 3.8.2,

 

& u t=0= g:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

212

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. f r ' z t = J2 12 r=b cos 2' sin z=h cos t g r ' z = J1 11 r=b sin ' sin 2 z=h :

2.f r ' z t = J2 22 r=b sin 2' cos z=2h sin t g r ' z = J6 16 r=b sin 6' cos 3 z=2h :

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

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

4.f r ' z t = J2 11 r=b sin ' sin z=h sin t g r ' z = J2 12 r=b cos 2' sin z=h :

5.f r ' z t = J3 13 r=b sin 3' cos z=2h cos t g r ' z = J3 23 r=b sin 3' cos 3 z=2h :

6.f x y z t = cos x cos y sin z sin t

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

7. f r ' z t = J1 21 r=b cos ' sin z=2h t g r ' z = J2 22 r=b cos 2' sin z=2h :

8.f r ' z t = J1 11 r=b cos ' sin z=2h g r ' z = J3 13 r=b cos 3' sin z=2h :

9.f x y z t = cos x sin y sin z cos t

 

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

10.

f r ' z t = J2 12 r=b sin 2' sin z=2h cos t

 

g r ' z = J1 21 r=b cos ' sin z=2h :

11.

f r ' z t = J1 11 r=b cos ' sin 2 z=h t 1

 

g r ' z = J1 11 r=b cos ' sin z=h :

12.

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

 

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

213

13.

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

 

g r ' z = J1 21 r=b sin ' cos z=2h :

14.

f r ' z t = J3=2 13=2 r=b sin 3'=2 cos z=2h t

 

g r ' z = J3=2 23=2 r=b sin 3'=2 cos 3 z=2h :

15.f x y z t = sin 2x cos y cos z=2 cos t g x y z = sin x cos 2y cos z=2 :

16.f r ' z t = J2 12 r=b sin 2' cos z=2h sin t g r ' z = J1 11 r=b sin ' cos z=2h :

17.f r ' z t = J1 21 r=b sin ' cos 2 z=h cos t g r ' z = J3 13 r=b sin 3' cos z=h :

18.f x y z t = cos x sin y sin z sin t

g x y z = cos 3x sin 3y sin z:

19.f r ' z t = 2J1 11 r=b sin ' cos 2 z=h g r ' z = J1 11 r=b cos ' cos z=h :

20.f r ' z t = J1=2 11=2 r=b cos '=2 cos z=2h sin t

g r ' z = J1=2 21=2 r=b cos '=2 cos 3 z=2h :

21.f x y z t = cos x sin 2y sin z=2 cos 2t g x y z = cos 2x sin y sin z=2 :

22.f r ' z t = J2 12 r=b cos 2' sin z=2h sin 2t g r ' z = J2 22 r=b cos 2' sin 3 z=2h :

23.f x y z t = sin x cos y sin 2z sin t

g x y z = sin 3x cos 3y sin z:

24. f r ' z t = J1 11 r=b sin ' cos z=2h sin t g r ' z = J3 13 r=b sin 3' cos z=2h :

214

25.f x y z t = sin 2x sin y cosz=2 cos 2t g x y z = sin x sin 3y cosz=2:

26.f r ' z t = J1 21 r=b sin ' sin z=2h cos t g r ' z = J2 22 r=b sin 2' sin z=2h :

27.f x y z t = cos x sin 2y sinz=2 sin t

 

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

28.

f r ' z t = 3J2 12 r=b cos 2' sin z=h

 

g r ' z = J2 22 r=b cos 2' sin 2 z=h :

29.

f x y z t = cos x cos y sinz=2 t

 

g x y z = cos 2x cos y sinz=2:

30.

f r ' z t = J3 13 r=b cos 3' sin z=2h sin t

 

g r ' z = J3 23 r=b cos 3' sin 3 z=2h :

3.3.

-

. 7f t ! " # $# t t 0 -

f t %! & & # $# p = s + i

L f = F p = f t e ptdt:

3:3:1

0

 

)$*$! + , ! & - $ $%! %. , ! !$&0, . ! 0 jf t j Mes0t # M 0 s0 0: 1 s0 %! & f t - & f t $ t 0 %! & . 2 & ! & # $# f t & F p $ ! Re p s0 &! & & -$ p ! 1 F p ! 0:

215

F p f t

-

 

 

 

 

1

 

a+i

 

 

 

f t = L

1

!F " =

 

V:p:

eptF p dp t

0

3:3:2

 

 

 

 

2 i

 

 

 

 

 

a i1

 

 

 

Re p = a s0. ( t ) * f t

 

f t 0 + f t + 0

t 6= 0,

f+0

t = 0:

 

2

 

2

 

( . 7 . * ..

/ - -

@u

2

@2u

 

@t

= a

@x2

+ f x t D = fx : 0 x lg t 0

u t=0= g x

3:3:3

3:3:4

 

1 @x@u + 1u! x=0= 1 t j 1j + j 1j 6= 02

 

 

 

 

 

3:3:5

 

2 @x@u + 2u!

x=l= 2 t j 2j + j 2j 6= :0

 

4 5

. t.

 

, u x t

@2u x t

f x t i t

-

 

@x2

 

 

 

 

 

.

U x p = L!u" F x p = L!f" Mi p = L! i"

 

3.3.3 . ))-* . . 7, . . 3

 

L"@u@t

# = pU x p u t=0= pU x p g x :

 

 

 

 

748 p

 

2 d2U

pU x p = F x p g x :

 

a

2

 

 

dx

 

3:3:6

3:3:7

216

3.3.5 ,

 

 

@U@x + 1U! x=0= M1 p

 

 

1

 

 

2 @U@x + 2U! x=l= M2 p :

3:3:8

 

 

! " 3.3.7 , 3.3.8 , $ " % U x p :

'

3.3.2 , $ " -

! u x t = L 1)U*:

 

 

 

 

3.3.1.

! '+ + -, " 3.1.1 | 3.1.3

' " .

@2u

 

. " % , '

u x t,

.

2 ,'

 

 

 

 

@x

 

% U x p = L)u* -

, 3.1.1 3.1.2 , ' / '

" 00-

1 . . 7, ' .

. 3 , $ " 234

a2 d2U

pU =

2 cos 2x

3 cos 6x

3:3:9

 

dx2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dU

x=0= 0

U x= =4= 0:

3:3:10

 

dx

2 8 ! 34 3.3.9 8 " 8

! "-

" Uoo '$ ! / " " 34 U 1 U 2, ' ' ' ,8$ / ' 3.3.9 :

U x p = Uoo + U 1 + U 2:

3:3:11

2 8 ! ' ' ' ,8 " "

3.3.9

' "

 

Uoo = C1epap x + C2e pap x:

 

! '+ " / / 1 0 " ' +$ ! /, " ' $ " ' ' , 3.3.10 , " | ' ,:

p

 

p

 

 

 

 

p

p

!! :

 

Uoo = C1 ch a

x! + C1 sh a

x 4

3:3:12

217

U 1

U 1 = A cos 2x + B sin 2x:

a2 d2U

pU = 2 cos 2x

dx2

 

a24A cos 2x 4B sin 2x p A cos 2x + B sin 2x = 2 cos 2x:

" :

$ %

A =

 

2

B = 0:

p + 4a2

U 1 =

2

 

cos 2x:

 

 

p + 4a2

 

 

 

 

 

U 2 =

 

 

3

 

cos 6x:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

p + 36a

 

() 3.3.11 ( 3.3.9

 

U x p = C1 ch pa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

x! + C1 sh pap

x 4 !! +

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

+

 

 

cos 2x +

 

 

cos 6x:

3:3:13

p + 4a2

p + 36a2

3.3.13 - . 3.3.10 , C1 = C2 = 0:

0 1:

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

U x p =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 2x +

 

cos 6x:

 

p + 4a2

p + 36a2

 

) ) 2 , -. -. . 7, ) . 7.2, . 3 :

L1 " p +1 a# = e at

% 1 u x t :

218

3.3.2.

.

u x t = 2e 4a2t cos 2x + 3e 36a2t cos 6x:

:3:14

- -3.1.13 | 3.1.16 -! .

. -3.1.13

@u

2 @2u

 

@t

= a @x2 + f x t

3:3:15

% % %

 

@u

 

 

@x x=0= u x= =4= u t=0= 0

3:3:16

 

 

 

f x t = sin t cos 10x:

3:3:17

3.1.13 | 3.1.16 ( 3.3.15 | 3.3.17 3.1.1 | 3.1.3 , ( -

% * 3.3.1.

@2u

 

 

 

 

 

 

 

 

+ , , u x t,

f x t . +-

@x2

, U x p = L-u. F x p = L-f. !

3.3.15 % 3.3.16 ,

(

 

 

 

 

 

1

 

. . 7, .

// 0

L-sin t. =

 

 

p2 + 1

+7.1, . 3, . +7.2, . 7 , 2 345

 

 

 

a2 d2U

pU =

 

1

 

cos 10x

 

3:3:18

 

p2 + 1

 

dx2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx x=0= 0

 

U x= =4= 0:

 

3:3:19

3.3.18

219

3.3.1 3.3.2.

 

U x p = C1 ch

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

x! + C1 sh

pp

 

x 4 !! +

 

 

 

a

 

 

a

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

cos 10x:

:3:20

 

+

 

 

 

 

 

 

 

p2 + 1

p +

a 2

 

 

 

 

 

 

 

C1 = C2 = 0.

!:

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 10x:

 

 

U x p =

 

 

 

 

 

 

p2 + 1

p +

a 2

 

# $# % &$, -

( )

 

 

$. 7, # . 7.1, $. 7 -

% # (

$. 7, # . 7.2, $. 7 :

 

 

 

 

L1

 

 

1

 

= sin t

 

 

 

L 1 2

 

 

1

 

 

 

3 = e 10a 2t:

 

 

 

2

+ 1#

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

"p

 

 

 

 

4p +

 

a

 

5

 

 

 

+ , - %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u x t = Z sin e 10a 2 t

d cos 10x =

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

a 2 sin t

 

cos t + e 10a 2t

 

cos 10x

:

 

:3:21

 

 

 

 

 

 

 

10a 4

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

0- %

 

 

 

 

 

$ # - -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ux

t =

 

a 2 sin t

 

cos t

+ e

10a 2t

 

cos 10x

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ a 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+2e 4a2t cos 2x + 3e

36a2t cos 6x:

 

 

 

2 $# % &$ -3 3-! % $ $ , , % % , 3.1.1 3.1.2.

220