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

1

| X x + X x = 0

 

 

 

 

X x + X x = 0 0 x l

1:1

 

 

X0 = X l = 0

1:2

X 0 = X l = 0

1:3

X0 = X l = 0

1:4

X 0 = X l = 0

1:5

% X0 = X2 X 0 = X 2

1:6

. ' , ) *+ , + + + +-+-+ 1.1 , % + ,* + % % -% % |% , , ,+ ,* + + + + +-+ ,

% 1 |2 .

 

% 1.1 , 1.2 .

: 1 0,

2 = 0,

3 0.

 

4 0, % + + + + + % % 55+ +-

4 + 1.1 ) 655 +

 

 

2 + = 0

 

 

= p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

++ %+ + 4 + .

 

*++ +-+ + + 1.1 7

) 4 %+

X x = C1 chp

 

x + C2 shp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x :

1:7

 

 

 

% 1.7 + 1.2 , ) % % ,

+ + + + + + 4 C1 C2:

 

 

C1 ch 0 + C2 sh 0 = 0

 

 

 

C1 chp

 

l + C2 shp

 

l = 0:

 

 

 

 

 

9+ + + +-+ 6

+ *+ 4, + ) +-

%+ + 4 + ,:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

chp1

 

l shp0

 

 

= 0

shp

 

l = 0:

1:8

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

321

1.8

0 , , -

.

 

 

= 0, " 1.1 # $

 

 

X x = C1x + C2:

1:9

1.9 " ' 1.2 , )"

C1 0 + C2 = 0 C1 l + C2 = 0:

* $' C1 = C2 = 0 -

,

= 0 ' ' ' .

 

 

0, "

'

1.1

 

 

2 + = 0

 

1 2 =

ip

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. + # $ '

1.1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X x = C1 cosp

 

+ C2 sinp

 

:

1:10

 

 

x

 

 

1.10 "

'

1.2 , )

 

" C1 C2:

 

 

C1 cos 0 + C2 sin 0 = 0

1:11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1 cosp + C2 sinp

= 0:

 

 

 

' ) . :

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sinp = 0:

 

cosp

 

sinp

 

 

= 0

1:12

 

 

1.12

qnl = n n = 1 2 ::: :

n =

n

!2

n =

 

:

1:13

1 1

l

! " # $" % . " 1.12 = n. & ' '( " "' , ' '( , " ' ' "* * .

322

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1 1 + C2

0 = 0:

 

 

 

 

 

 

C1 = 0 C2 |

.

 

1.10 = n

! " #$

 

 

 

 

nx

 

 

l

 

 

l

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xn x = sin

l !

jjXn x jj

 

= Z

Xn x dx

=

 

n = 1 1:

1:14

 

2

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

. ' ! " #$ ( ( ) * (, # # # ( ( ( , #-1.1 , 1.2 .

!

1.1 , 1.3 .

( 1 0,

2 = 0,

3 0.

 

0, ) / # # ( 1.1

2 + = 0 = p

# . ! , ( 1.1 *1.7 . 1.7 ) ( 1.3 ,/ ) ! # / -C1 C2:

C1 sh 0 + C2 ch 0 = 0

C1 chp l + C2 shp l = 0:

( 2 # :

 

chp0

 

l shp1

 

 

= 0 chp

 

l = 0:

1:15

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, , ! /

4 1.15 #

 

0 .

= 0, ) ! , ( 1.1 1.9 . 1.9 ) ( 1.3 , -

 

C1

= 0

 

 

C1l + C2 = 0

# ( # , (. 6 , = 0 ( ( ( ! .

323

n = 0 1:

 

0,

-

 

 

 

 

 

"

#$ %$ # -

C1 C2:

 

 

 

 

 

C1 sin0 + C2 cos 0 = 0

:16

 

C1 cosp

+ C2 sinp

= 0:

 

 

* # % ":

0

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cospl = 0:

cosp

 

 

sinp

l

= 0

,

 

 

 

% #

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

nl = 2 2n + 1

n = 0 1 2 ::: :

. " $

n = 22n + 12 4l2

1 # " 2 %3 .

:17

:18

=n . ,

, . 4-

 

 

 

 

C1 0 + C2 1 = 0:

 

 

 

 

. " C2 = 0 C1 | .

 

 

#

 

 

= n, 2 %3

 

 

 

 

 

 

2n + 1x! jjXn x jj

 

l

 

 

 

l

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xn x=cos

 

 

=Z

Xn x dx=

 

n

=0 1:

:19

2l

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

4 : 1

0,

2

= 0, 3 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

-

 

 

 

 

 

"

%$ #

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1 ch 0 + C2 sh 0 = 0

 

 

 

 

 

 

 

C1 shp

 

+ C2 chp

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

% $ #, % % %

324

n = 0 1:

 

1

 

0

 

 

 

 

shp

 

chp

 

 

6=:0

 

 

 

 

= 0, 1.1

1.9 . 1.9 1.4 -CC11 =00+ C2 = 0

# # . $ % , = 0% .

0, 1.1 & % -1.10 . 1.10 1.4 ,' ( ) # ) ( -C1 C2:

 

 

 

 

C1 cos 0 + C2 sin 0 = 0

 

 

 

 

C1 sinp

 

+ C2 cosp

 

= 0:

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, ( # ':

 

1

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 cosp = 0:

 

sinp

 

 

cosp

 

 

 

 

- 1.21 & # (

q

nl =

 

2n + 1 n = 0 1 2 ::: :

2

. ' ) %

n = 22n + 12 4l2

/ ( ' 0 #1 .

1:20

1:21

1:22

=n 1.20. . ',

, . 2-

 

 

 

C1 1 + C2 0 = 0:

 

 

 

 

 

 

. ' C1 = 0 C2 |

% .

( %

1.10

= n

0 #1

 

 

 

 

 

 

 

 

l

l

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

:

 

 

 

 

Xn x=sin 2l

2n + 1x! jjXn x jj

=Z Xn x dx=

2 n

=0 1:

1 23

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

325

1.1 , 1.5 . : 1

0,

2 = 0,

3

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

 

!" " ## "-

% "

!" " 1.1 & ""' (## % "

 

 

 

2 +

 

= p

 

 

 

 

 

= 0

 

 

* ! "'

" . +,- " !" " 1.1 ."

& ! ! 1.7 .

! 1.7 ! 1.5 , & "-

" 0 " *"'

,

!" " * " " C1 C2:

 

 

 

 

 

 

 

C1 sh 0 + C2 ch 0 = 0

 

 

 

 

 

 

C1 shp

 

 

+ C2 chp

 

= 0:

 

 

 

 

 

 

 

!" & ( * '

" 0:

 

 

 

 

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

shpl = 0:

 

 

 

 

shp

 

 

chp

 

 

= 0

 

 

1:24

 

 

 

 

 

 

 

 

2 !" " 1.24

" * " , ! " , , ! ""'

" " * &

0 " .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

0,

,- " !" " 1.1 !

1.9 . ! 1.9 !

 

 

 

! 1.5 , & -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1 = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1 = 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 " ,

 

= 0 ! , ! ""' " " ,

-

! ! 0- , ! "" # " %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X0 x = 1 jjX0 x jj2 = Z

X02 x dx = l:

1:25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& " 0 " " !

" . .

 

 

 

0,

,- " !" " 1.1 !

1.10 .

! 1.10 !

 

 

! 1.15 &

 

 

 

 

 

 

C1 sin 0 + C2 cos 0 = 0

1:26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1 sinp + C2 cosp = 0:

 

 

 

 

 

 

 

!" & ( * '

" 0:

 

 

 

 

0

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sinp = 0:

 

 

 

sinp

 

cosp

 

 

 

= 0

1:27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 !" " 1.27 " " . ! " *

 

326

q nl = n n = 1 2 ::: :

n =

n

!2

 

 

n =

1 1

:

1:28

l

.1.26 = n. #$% %& $ % , %- %& , $ % % $) ) . *$ #$ $ #$

C1 0 + C2 1 = 0:

C2 = 0 C1 | #$%& . # % $%&1.10 #$ = n # %

 

nx

 

 

l

 

l

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xn x=cos

l !

jjXn x jj

 

=Z

Xn x dx=

 

n=1 1:

1:29

 

2

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

* / 1.1 , 1.6 . *$ $ % : 1

0,

2 = 0, 3

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

0, ) $/ $ 1.1 2 # &

1.7 . 1.7 )$ % 1.6 # %

$ %)$ $ %& C1 C2:

 

C11 ch 2 C2 sh 2 = 0

1:30

 

C1 sh 2 + C21 ch 2 = 0:

 

 

#$% %& 4 $

 

 

1 sh 2 2 sh22 = 2 1 ch 2 6= :0

 

5% %& , 1.30 %& % $/ C1 = C2 = 0

. #$

0 .

 

&

= 0, ) $/ $ 1.1

1.9 . 1.9 1.6 # %

 

C1 2 = 0

1 = 1:

C1 = 0 C2 #$ #$%& , % %& , 0 = 0 % , -

 

X00 = 1:

1:31

 

327

 

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 C11

cosp

 

C2 sinp

 

 

2

 

 

 

2

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1:32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: C1 sinp 2 + C21 cosp 2 = 0:

 

:

 

 

 

1 cosp

 

2 2 + sin2 p

 

2 = 2 1 cosp

 

2

= 0:

 

 

 

! " # !

 

 

 

 

 

 

n = n 2 n =

 

:

1:33

 

 

1 1

1.33 1.32 ! % : C1 C2# # ! jC1j + jC2j 6=:0 1.10 ! 1.33 ! " ' (

Xn x = An cos nx + Bn sin nx n =

1 1

 

1:34

8An Bn jAnj + jBnj 6=:0

 

* " + ' (

 

 

 

2

 

 

 

jjX0 x jj2 = A202 jjXn x jj2 = 0 Xn2 x dx = A2n + Bn2 n = 1 1:

328

2

|

 

 

D : r a 0 ' 2

 

 

 

 

 

 

1

@

 

@v

1

@2v

 

 

 

 

 

 

4v r ' + v = r

 

 

r

@r ! +

 

 

 

 

+ v = 0

2:1

 

 

 

@r

r2

@'2

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

v a = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2:2

@v

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2:3

 

@v@r

ra

 

= 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2:4

@r

+ hv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

# $ %

& ' & &

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( &

 

 

v r ' = R r)' 6 0:

 

 

 

2:5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& 2.5 ,- 2.1 , &

 

 

 

 

1

 

d

dR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r dr ! + R

 

 

 

) '

 

 

 

 

 

 

 

 

dr

= :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R r =r2

 

= )'

 

/ 0& & /,-:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

d

 

dR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r dr

! +

 

! R

= 0

r a

2:6

 

 

 

r

 

dr

r2

 

 

 

 

 

 

) + ) = 0

0 ' 2 :

 

2:7

# $ % & 3 ' 2 -& 5 ':

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

) 0 = ) 2

 

 

 

 

 

2:8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

) 0 = ) 2 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 & 8 | 2.7 , 2.8 : .

1 . &

1.31 , 1.34 , 1.33 . #

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n = n2

 

 

 

 

2:9

 

 

 

 

 

 

 

 

n =

0 1

 

 

 

 

0< $ % 0 &

 

 

 

 

 

 

 

 

)n ' = An cos n' + Bn sin n'

n =

0 1

 

2:10

 

 

 

 

 

8An Bn jAnj + jBnj 6= :0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

329

 

 

2

2

 

2

2

2

 

 

 

 

 

0 '

n '

= 1 1:

2:11

 

= 2 A0

 

= An + Bn n

= n 2.9 .26

 

 

 

 

1

0

n2 1

 

Rn + rRn + @

r2 A Rn = 0 r a :

2:12

2.2

r = 0:

Rn r ! " |$

2.12

Rn x = 0

 

 

 

 

2:13

 

 

 

 

 

 

 

jRn x j +1

 

 

 

2:14

' ! ! ( ( x = p

 

r

 

2.12 . ) R r = R x=p y x, + :

 

 

 

dy x

dy dx dy p

 

 

d2y x

d2y

 

 

 

 

 

 

 

 

dr

= dx dr

= dx

 

dr2

= dx2

:

- . / 0 1 ( 2.12

2 n- -

0d2y

1 dy

0

n2 11

= 0:

@dx2

+ x dx

+ @1

x2 AA

4 56 7 1 ! +

y x = CJn x + DNn x

Jn x | 8-9 2 n- -, Nn x | 8-9 : ( n- -. 0 2.14 + 8-9 (

Nn x r ! 0 D = 0:

; ! 6 + - + ( (, 0

r = 0 7 2.12 p r : 2:15=

2.15 2.13 -

5 0/ ! (:

Jn p a = 0:

= > 5 0 ! :

330