
- •Дистанционный курс высшей математики НИЯУ МИФИ
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Метод спуска
- •Дистанционный курс высшей математики НИЯУ МИФИ

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 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|