Скачиваний:
0
Добавлен:
06.09.2025
Размер:
686.59 Кб
Скачать

Дистанционный курс высшей математики НИЯУ МИФИ

Уравнения математической физики 5 семестр

Лекция 9

Метод спуска.

19 декабря 2014 года Лектор: профессор НИЯУ МИФИ, д.ф.-м.н.

Орловский Дмитрий Германович

Метод спуска

Задача Коши:

2u a2 u f (x,t), x R2 , t 0

t2

u(x,0) (x), x R2ut (x,0) (x), x R2

Классическое решение:

u(x,t) C2 (x R2 ,t 0)

Метод спуска

u(x1, x2 , x3,t) u(x1, x2 ,t), f (x1, x2 , x3, t) f (x1, x2 , t),(x1, x2 , x3 ) (x1, x2 ), ( x1, x2 , x3 ) ( x1, x2 ),

x (x1, x2 ), x (x1, x2 , x3 ) (x, x3 )

2 u a2 u f (x,t), x R3, t 0t2

u(x,0) (x), x R3ut (x,0) (x), x R3

Метод спуска

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

u(x,t) u(x,t)

 

 

 

 

 

 

 

( y)dSy

 

 

4 a

2

 

 

 

 

 

 

t t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|y x| at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| x

y |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

y,t

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y)dSy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d y

2

t

 

4 a

2

 

 

 

 

 

 

 

4 a

 

 

 

 

 

 

 

| x

y |

 

 

 

 

 

 

|y x| at

 

 

 

 

 

|y x| at

 

 

 

 

 

 

Метод спуска

y3

Спуск поверхностного интеграла по сфере

 

x (x1

, x2 )

 

 

, x2 ,0)

R

x (x1

y ( y1, y2 )

y2

x

y ( y1, y2 , y3 )

y1

 

F( y)dSy 2R

 

F( y)dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

2

| x

2

 

|y x| R

|y x| R

 

y |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Метод спуска

y3

 

( y1 x1 )2 ( y2 x2 )2 y32 R2

 

y

3

R2 ( y x )2

( y

2

x

)2

R2

| y x |2

 

1

1

 

2

 

 

 

 

S1

 

 

R

I F( y1, y2 )dSy I1 I2

 

y2

 

 

 

 

x

|y x| R

y1

I1 F( y1, y2 )dSy

S2

 

S1

 

 

I2 F( y1, y2 )dSy

S2

Метод спуска

 

y

3

R2

( y x )2

 

( y

2

x

)2 R2 | y x |2

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

y3

 

2

 

 

 

y3

 

2

 

 

 

 

 

 

dS

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

dy1dy2

 

 

 

 

 

 

y

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

( y x )2

 

 

 

( y

 

 

 

x )2

dy1dy2

 

Rdy dy

 

1

1

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 | x y |2

 

 

 

R2 | x y |2

 

 

 

 

 

R2 | x y |2

 

 

 

F( y)dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1 F( y)dSy R

 

 

R | x y |

 

 

 

F( y)dy

 

 

S1

|x y| R

 

I 2R

 

 

 

 

 

 

F( y)dy

 

 

 

R

2

| x

2

 

I2 F( y)dSy R

 

 

 

 

 

|y x| R

 

y |

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S2

|x y| R

 

R

| x

y |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Метод спуска

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u1

(x,t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y)dS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y)dS

 

 

 

4 a2 t

 

 

 

4 a2 t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

y

 

 

 

t

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|y x| at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|y x| at

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

2at

 

 

 

 

 

( y)dy

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

( y)dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

4 a

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(at)

 

 

 

 

 

 

 

 

2 a t

 

 

 

(at)

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

|y x| at

 

 

 

| x y |

 

 

 

 

 

|y x| at

 

| x y |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u2

(x,t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y)dS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y)dS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 a2t

 

 

 

 

 

4 a2t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|y x| at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|y x| at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y)dy

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y)dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(at)

2

 

| x

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(at)

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

4 a

 

 

 

 

 

|y x| at

 

 

y |

 

 

 

 

2 a |y x| at

 

 

| x y |

 

Метод спуска

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

y,t

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

x

 

y |

 

 

 

u3 (x,t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d y

4 a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| x

 

y |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|y

x| at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

f ( y, t )dSyd

 

 

 

 

 

 

 

4 a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|y x| a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

t

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ( y, t )dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

4 a

 

0

 

 

 

 

 

 

 

(a ) | x

y |

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

|y x| a

 

 

 

 

 

1

 

t

 

 

 

 

 

 

 

f ( y,t )dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 a

 

 

 

(a )

2

| x

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

|y x| a

 

 

 

y |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ( y, )dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 a

 

 

 

 

 

a

2

(t )

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

|y x| a(t )

 

 

 

| x y |

 

Метод спуска

Формула Пуассона

C3 (R2 ), C2 (R2 ), f C2 (x R2 ,t 0)

u(x,t)

1

 

 

 

 

 

 

 

( y)dy

 

 

 

 

 

1

 

 

 

( y)dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 a t

 

 

 

(at)

2

| x

 

2

 

 

 

2 a

(at)

2

 

| x

2

 

 

 

|y x| at

 

 

y |

 

 

 

|y x| at

 

y |

 

 

 

 

 

1

 

t

 

 

 

 

 

 

 

f ( y, )dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 a

 

 

a

2

(t

)

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

|y x| a(t )

 

 

| x y |

 

 

 

 

 

2u a2 u f (x,t), x R2 , t 0

t2

u(x,0) (x), x R2

 

u

(x,0)

( x), x R

2

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке Лекции