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

 

r 3

 

 

 

 

 

 

r

2

~

C r =

4

 

 

C2 r =

8

 

+ C2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2:2:51

0

r

 

 

 

 

r2

 

~

 

D2 r =

4

D2 r =

8 + D2:

2.2.51 2.2.50

 

 

! " #$ 2.2.48 :

 

 

~

2

 

~

 

2

 

1

 

A2 r =

C2r

 

+ D2r

 

+

4

:

&' ( 2.2.49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

~

 

 

a2

 

 

 

C2 = 0 D2

=

4 :

 

 

& *, ! " *! ( ' 2.2.48 , 2.2.49 , , ,

 

A2 r =

1 a2r 2

:

 

2:2:52

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* 2.2.47 , 2.2.52 2.2.31 ! " "-

( ' 2.2.27 , 2.2.28 , 2.2.30 :

 

u r ' =

1

1 a2r 2 cos 2':

2:2:53

 

4

 

 

 

. 0 " ! ( ' :

 

u r ' =

1

a2r2 r4 cos 2'1

 

 

 

 

12

 

! " " ( ' :

 

 

 

 

u r ' =

1

1 a2r 2 cos 2':

 

 

4

 

 

 

. 0 " ! ( '

4u = f r ' D = fr ag u r=a= g '

51

 

f r ' = r2 cos 2' g r ' = 4 sin2 ' 2.2.25

2.2.46 , 2.2.1 2.2.2:

 

 

 

 

u r ' = 2 1

a

2

r

2

cos 2' +

r2 a2

r2 cos 2'

:

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

" # $

 

 

 

 

 

 

 

4u = f r ' De = fr ag

 

 

 

 

 

 

 

 

u r=a= g '

 

 

 

 

f r ' = r 2 cos 2'

g r ' =

4 sin2 '

2.2.26 2.2.53 , 2.2.1 2.2.2:

 

 

 

 

 

 

 

2

r

 

2

cos 2' +

1 a2r

2 cos 2'

:

 

 

u r ' = 2 1 a

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.2.

" & # ' $

(

4u = f r '

 

 

#

D = fr ag #

De = fr ag.

 

 

 

 

1.

f r ' = r3 sin '

u

r=a

= 0

D = fr ag:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

f r ' = r

 

3 cos 2'

 

ur

= 0 De = fr ag:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=a

 

 

 

 

 

3.

f r ' = r

2

cos '

u

 

r=a= 0

D = fr ag:

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

4.

f r ' = r

 

2 cos '

ur u

= 0 De = fr ag:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=a

 

 

 

 

5.

f r ' = r sin 2'

ur + 3u

= 0 D = fr ag:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=a

 

 

 

 

6.

f r ' = r

 

3 cos 3'

 

u

 

 

= 0 De = fr ag:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=a

 

 

 

 

 

7.

f r ' = r3 cos '

u

r=a

= 0

D = fr ag:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

f r ' = r

 

2 sin 3'

 

ur

 

= 0 De = fr ag:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=a

 

 

 

 

52

9.

2

sin 2'

 

u

r=a= 0

D = fr ag:

f r ' = r

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

10.

f r ' = r

4 sin '

 

ur 3u

 

= 0 De = fr ag:

 

 

 

 

 

 

 

r=a

11.

f r ' = r cos ' ur + 2u

 

= 0 D = fr ag:

 

 

 

 

 

 

r=a

 

12.

f r ' = r

3 sin 2'

u

= 0

De = fr ag:

 

 

 

 

 

r=a

 

 

13.

f r ' = r3 sin 3'

 

u

 

= 0

 

D = fr ag:

 

 

 

 

 

r=a

 

 

14.

f r ' = r

2 cos 4'

 

u

= 0

De = fr ag:

 

 

 

 

 

r=a

 

 

15.

f r ' = r2 cos 3'

 

u

= 0

D = fr ag:

 

 

 

 

 

r=a

 

 

16.

f r ' = r

2 sin '

 

ur u

 

= 0 De = fr ag:

 

 

 

 

 

 

r=a

17.

f r ' = r sin ' ur + u

= 0 D = fr ag:

 

 

 

 

 

 

r=a

 

 

18.

f r ' = r

3 sin 3'

u

= 0

De = fr ag:

 

 

 

 

 

r=a

 

 

19.

f r ' = r2 cos 2'

 

ur r=a= 0 D = fr ag:

20.

f r ' = r

4 cos 3'

 

ur

= 0 De = fr ag:

 

 

 

 

 

 

r=a

 

 

21.

f r ' = r3 cos '

ur r=a= 0

D = fr ag:

22.

f r ' = r

2 cos '

 

ur 3u

= 0 De = fr ag:

 

 

 

 

 

 

 

r=a

23.

f r ' = r sin 2'

ur + 2u

 

= 0 D = fr ag:

 

 

 

 

 

 

r=a

24.

f r ' = r

3 cos 2'

 

u

= 0

De = fr ag:

 

 

 

 

 

r=a

 

 

25.

f r ' = r2 sin 2'

 

u

 

= 0

 

D = fr ag:

 

 

 

 

 

r=a

 

 

26.

f r ' = r

3 sin 2'

ur

= 0 De = fr ag:

 

 

 

 

 

 

r=a

 

 

53

27.

3

sin 3'

u

 

r=a= 0

D = fr ag:

f r ' = r

r

28.

f r ' = r

3 cos '

ur u

= 0 De = fr ag:

 

 

 

 

 

 

r=a

 

29.

f r ' = r cos ' ur + u

= 0 D = fr ag:

 

 

 

 

 

 

r=a

 

30.

f r ' = r

2 sin 4'

u

r=a

= 0

De = fr ag:

2.3.

 

2.3.1.

!

 

 

 

 

2

 

 

4u = 1r

@

r@u@r ! +

1

@'@ u2 = f r '

2:3:1

 

@r

r2

! # D = f1 r 2g

$%& ! &

 

 

@u

 

 

 

 

$

@r r=1= g ' u r=2= h '

2:3:2

 

f r ' = r sin 2'

g ' 0 h ' = 3 cos ':

2:3:3

. ' & !( )! !' %& * # & !+ !) ! , ) , ! ! -! ! ! ) & !+ ', & ! )! !' %& * # &/ & |, 2.2.9 , 2.2.10 f1n ' g n = 0 1 ! ! % + % &. 2.2.11 2.2.12 :

 

1

 

 

u r ' = A0 r +

X

An r cos n' + Bn r sin n':

2:3:4

 

n=1

 

 

3 % * # f r ' g ' h ' ( !( & $! !- & %:

 

1

 

 

 

 

f r ' = f0c r +

X

fnc r cos n' + fns r sin n'

2:3:5

 

n=1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

g r ' = g0c +

X

gnc

cos n' + gns sin n'

2:3:6

n=1

54

 

 

 

 

 

 

h r ' = h0c +

hnc cos n' + hns sin n'

:3:7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

! " # ! !. $#

%& $ $ '

! An r Bn r:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

d 0

 

dA0 r 1

=

c

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

f0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

dr @

dr

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

d 0

 

dAn r 1

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

2:3:8

 

 

 

 

 

 

 

c

r n = 1 1

 

 

 

 

@r

dr A

r2 An r =

fn

r

dr

1

 

 

d 0

 

dBn r 1

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

r n = 1 1:

 

 

 

 

@r

dr A

r2 Bn r =

fn

 

r

dr

 

2.3.4 , 2.3.6 2.3.7 2.3.2

A001 = g0c A0n1 = gnc Bn0 1 = gns

A02 = hc0

An2 = hcn 2:3:9 Bn2 = hsn:

" # $%& 2.3.8 , 2.3.9 # ' ( ) A0 r An r Bn r : ) * 2.3.4 + * ( # .

, + ( ) ) ( # ) ( )-../ fnc r fns r gnc gns hcn hsn ) 2.3.3 2.3.5 , 2.3.6 , 2.3.7 :

f2s r = r

fns r 0 n 6= 2 fnc r 0 n =

0 1

 

 

 

 

 

 

gnc = gns = 0 n =

0 1

 

 

 

 

 

h1c = 3

hnc = 0 n 6= 1 hns r = 0 n =

1 1

:

$' , 3) ) # 2.3.8 , 2.3.9 '

+ , # B2 r A1 r:

1

 

d 0

r

dB2 r 1

 

4

B2 r = r

9

2:3:10

 

 

 

 

 

 

 

 

r

dr @

 

dr A

r

2

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B20 1 = 0

B22 = 0:

 

2:3:11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55

1 d 0 dA1 r 1

1

9

 

r

 

@r

dr A

 

 

A1 r = 0

2:3:12

dr

r2

 

 

 

 

 

 

=

 

A011 = 0 A12 = 3:

:

 

2:3:13

 

 

An r 0 n 6= 1 Bn r 0 n 6=:2

2:3:14

!" 2.3.10 , 2.3.11 . %&' ( )* 2.3.10 + . 4 = 2 ,4.4 :

B r = Cr2 + Dr 2:

%&' ( )* 2.3.10 &"

. /

 

B2 r = C2 r r2 + D2 r r 2

2:3:15

( C2 r D2 r / . .

 

 

 

 

 

8 C20

r r2 + D20 r r 2 = 0

 

 

 

 

r2r 2D20 r r 3

 

 

 

 

 

C20

= r:

 

 

:

 

 

 

 

 

 

% 1 /

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

1

r

~

 

C2 r =

4 C2 r =

4

+ C2

2:3:16

 

 

 

r4

r5

~

0

 

 

 

D2

r =

4 D2 r =

 

+ D2:

 

20

 

, 2.3.16 2.3.15 , "! &' )* 2.3.10 :

 

~

 

2

~

2

 

 

r3

B2 r = C2r

 

+ D2r

 

 

5 :

4 ( ! / " + 2.3.11 /

 

 

 

~

67

 

 

~

=

8

 

 

 

 

 

 

 

C2 =

170

 

 

D2

85

:

56

2.3.10 , 2.3.11

 

1

67

 

2

8

 

 

2

3

 

 

B2 r = 5 34r

 

+

 

r

 

 

 

r

! :

2:3:17

 

17

 

 

 

# $ 2.3.12 , 2.3.13 . %&'

() 2.3.12

 

* . 4 * = 1 +4.4 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1 r = C1r + D1r 1:

 

 

- ./ $ 2.3.13

 

 

/

 

 

 

 

 

C1 =

6

 

 

D1 =

 

6

:

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

# 2.3.12 , 2.3.13

 

 

 

6

 

 

 

1

:

 

 

A1 r =

5 r + r

 

 

 

2:3:18

+ * 2.3.14 , 2.3.17 , 2.3.18 2.3.4 * $ -/ .

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

67

2

 

 

8

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

6

 

1

 

 

u r ' = 5

34r

 

+

 

r

 

 

r

! sin 2' +

5 r

+ r

 

cos ':

 

 

17

 

 

 

2.3.1.

 

# 1 $2 $ $ +$

4u = f r ' $ 13 D = f1 r 2g

. - -

. $ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

f r ' = r cos 2'

 

u

r=1

= 0

ur

r=2

= 3 sin ':

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

f r ' = r1 sin '

 

ur r=1= 0

u r=2= 2 cos 2':

 

 

3.

f r ' = r

 

cos '

 

u

r=1

= 0

 

u

r=2

= 2 sin 2':

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

f r ' = r

 

sin 2'

 

ur r=1= 0

 

ur r=2= cos ':

 

 

5.

f r ' = r sin 2'

ur u

r=1

= 0 u

r=2

= 3 cos ':

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

f r ' = r2 cos 2'

ur

 

u

 

 

 

= 0

 

ur

r=2

= sin ':

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

f r ' = r

 

1 sin 2'

 

u r=1= 3 cos '

 

ur r=2= 0:

 

 

 

8.

f r ' = r

 

2 cos '

ur r=1= 2 sin 2'

 

u r=2= 0:

 

 

 

9.

f r ' = r sin '

u r=1= 3 cos 2'

u r=2= 0:

 

 

 

10.

f r ' = r

2

cos 2'

u

 

r=1= sin '

u

 

r=2= 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

11.

f r ' = r

 

1 cos 2'

 

 

u

r=1

= 2 sin '

 

ur + u

 

= 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=2

 

 

12.

f r ' = r

 

2 sin '

ur r=1= 2 cos '

ur + u r=2= 0:

13.

f r ' = r sin 2'

u r=1= 0

 

u

 

r=2= 2 cos 2':

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

f r ' = r2 cos '

ur r=1= 0

 

u r=2= 3 sin ':

 

 

 

15.

f r ' = r

 

1 sin '

u

 

 

r=1

= 0

 

u

 

= 3 cos 3':

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

f r ' = r

 

2

cos '

u

 

r=1= 0

 

 

u

r=2= sin 3':

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.

f r ' = r cos '

ur

 

 

 

u

 

r=1

= 0

u

 

r=2

= 2 sin 2':

18.

f r ' = r2 sin '

ur

 

u

 

= 0

ur

 

= cos 2':

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=1

 

 

 

 

 

 

r=2

 

 

 

 

 

19.

f r ' = r

 

1 cos '

u r=1= 2 sin '

ur r=2= 0:

 

 

 

20.

f r ' = r

 

2

sin '

u

 

 

r=1= 3 cos '

u r=2= 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

f r ' = r cos '

u r=1= 4 sin 2'

u r=2= 0:

 

 

 

22.

f r ' = r2 sin 2'

ur r=1= 3 cos '

 

ur r=2= 0:

 

 

 

23.

f r ' = r

 

1 sin 2'

 

u

r=1

= 3 cos 3'

ur + u

r=2

= 0:

58

24.

f r ' = r

2 cos '

u

 

r=1

= 4 sin 2'

ur + u

= 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=2

 

25.

f r ' = r cos '

u

 

 

= 0

ur

 

= 4 sin 2':

 

 

 

 

 

 

r=1

 

 

 

 

 

r=2

 

 

 

 

 

 

26.

f r ' = r2 sin '

 

ur r=1= 0

 

u r=2= 4 cos ':

 

27.

f r ' = r

1 cos '

u

r=1

= 0

 

u

 

 

= sin ':

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=2

 

 

 

 

 

28.

f r ' = r

2

sin '

 

u

 

r=1= 0

u

r=2= 2 cos 2':

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

29.

f r ' = r cos '

ur

 

 

u

 

= 0

 

u

 

= 2 cos 2':

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r=1

 

 

 

 

r=2

 

 

 

30.

f r ' = r2 sin '

 

ur

 

u

r=1

= 0

 

ur

r=2

= 3 sin 2':

2.4.

2.4.1. ! " #

1

 

@

 

@u

1

 

@2u

 

 

4u = r

 

 

r

 

! +

 

 

 

= 0

2:4:1

@r

@r

r2

@'2

%& &' # & D = f r ' : 0 r a 0 ' =2g # % )'

# & '

 

@u

 

 

u '=0= 0

 

 

@' '= =2= 0

2:4:2

u r=a= g ' = 3 sin 3' sin '

2:4:3

# *& ' &%

" r ! 0

 

 

ju r ' j 1:

2:4:4

. +, ' # & 2.4.1 , & & -, & & & )' % )' # & ' 2.4.2 # & &% -

2.4.4

 

u r ' = R r / ' 6 0:

2:4:5

59

2.4.5 2.4.1 :

 

1

d 0

r

dR r 1

' +

d2

R r

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

dr @

 

dr A

d'2

r2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R r + R r

 

'

 

 

 

 

 

 

r

=

:

2:4:6

 

 

R r

'

 

 

 

 

 

 

r2

 

 

 

 

2.4.6 !" # r, '. % ! ! ! & # # ' D, & !"! . (' ) & ! :

 

R r + R r

'

 

 

 

r

 

=

= :

 

 

 

 

 

 

 

R r

 

'

 

 

r2

 

 

 

 

 

 

 

( * ) (+,

 

 

 

 

 

 

 

 

R r + 1R

r

 

R r = 0

2:4:7

 

 

 

r

 

 

r2

 

 

' + ' = 0:

 

2:4:8

2.4.5 / ) # 2.4.2 -

)

 

 

 

 

 

 

 

 

0 = 0

=2 = 0:

2:4:9

2 # ) 2.4.8 , 2.4.9 # ' 3 )

4 |

6 # # ' 7 ) 3 ' 7 !" 3. 8 9 ) 2.4.8 , 2.4.9 . 1 . l = =2.

: ' ) # *;

' !"

* *; 3

 

l = =2:

 

n = 2n + 12

n ' = sin 2n + 1x

n =

 

:

2:4:10

0 1

2.4.7 = n:

1

2n + 12

 

 

 

 

 

Rn r + rRn r

r2

Rn r = 0 n = 0 1:

2:4:11

60