Скачиваний:
0
Добавлен:
06.09.2025
Размер:
824.32 Кб
Скачать

Примеры

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

u

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

u

 

 

 

b

 

 

 

 

Q ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x

 

y y

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

x

2

y

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x

2

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

2 y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

y

 

 

 

u u

u

u

u

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

2

x

2

y 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x

y y

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

2 y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры

Пример 2 uxx 2uxy 2uyy 4uyz 5uzz 0

Характеристическая форма:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q ξ2 2ξ 2 2 4 ζ 5ζ

2 ξ+

2

 

2

ζ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

0

 

ξ ξ+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

2

U

1

 

0 1 2

 

Q ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0

1

 

ζ ζ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры

 

 

 

1

0

0

 

T (U

1

 

1

1

0

 

 

) '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

1

 

 

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

u

u

0

y x y

 

x x

y y

z z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z 2 y z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведение уравнения с двумя переменными

 

2u

 

2u

 

2u

 

u

 

u

 

a(x, y)

 

2

2b(x, y)

 

c(x, y)

 

2

F x, y,u,

 

,

 

0

x

x y

y

x

 

 

 

 

 

 

 

y

 

a

b

A

 

 

b

c

b2 ac

∆>0 — гиперболический тип ∆=0 — параболический тип ∆<0 — эллиптический тип

Приведение уравнения с двумя переменными

ξ ξ( x, y)η η( x, y)

u

u

ξ

x

 

u

η

x

x

ξ

 

 

η

 

u

u

ξ

y

 

u

η

y

y

ξ

 

 

η

 

2u

2u

ξ2

2

2u

ξ

 

 

η

 

 

2u

η2

 

u

ξ

 

 

 

u

η

 

 

 

 

 

x2

ξ η

 

 

 

η2

ξ

 

 

η

 

 

 

 

 

 

 

ξ2

x

 

 

x

 

x

 

x

 

 

xx

 

 

xx

 

 

 

2u

 

2u2 ξxξ y

 

2u

 

ξx η y ξ y η x

2u2 η x

η y

u

ξxy

u

ηxy

x y

ξ η

ξ

η

 

ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η

 

 

 

 

 

 

2u

 

2u

ξ2

2

2u

ξ

 

 

η

 

 

2u

η2

 

u

ξ

 

 

u

η

 

 

 

 

y2

ξ2

ξ η

 

 

 

η2

ξ

 

η

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

y

 

y

 

y

 

 

 

yy

 

 

 

yy

 

 

 

Приведение уравнения с двумя переменными

 

2u

 

 

 

 

 

 

2u

 

 

 

2u

 

 

 

 

 

u

 

u

 

a(ξ, η)

 

2

 

2b(ξ, η)

 

 

 

c(ξ, η)

2

F

ξ, η, u,

 

,

 

0

ξ

 

ξ η

ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η

 

 

 

 

 

 

η

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

aξx

2bξxξ y cξ y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ y ηx cξ y ηy

 

 

 

 

 

 

b aξx ηx b ξ xηy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

aηx

 

2bηx ηy cηy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

D(ξ, η)

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

ac b

 

ac

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D( x, y)

 

 

 

 

Приведение уравнения с двумя переменными

Характеристическое уравнение

a x2 2b x y c y2 0

Мотивы к рассмотрению этого уравнения:

2

2

2

2

 

ξ a x

2b x y c y

aξ x

2bξ xξ y cξ y

a

2

2

2

2

 

η a x

2b x y c y

aηx

2bηx ηy cηy c

Приведение уравнения с двумя переменными

Решение характеристического уравнения

 

 

x

y2 a

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

a 2

2b

c 2

0

 

 

 

 

 

x

 

 

x y

 

y

 

 

 

 

 

 

2

 

x

 

 

 

 

 

x

 

 

2

 

c 0,

 

 

 

 

 

2b

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2b x

y

c

 

x

b

b2 ac

, a x (b

b2 ac) y 0

 

 

a

y

 

 

 

Приведение уравнения с двумя переменными

Уравнение гиперболического типа

b2 ac 0

Первый этап: приводим уравнение к виду, в котором из вторых производных присутствует только смешанная производная.

a 0, c 0

x y, y x

a 0, c 0

b 0

a 0 a x (b b2 ac) y 0

 

 

(b

b

2

ac y

0

aξx

 

 

 

(b

b2 ac

 

0

aη

x

y

 

 

 

 

 

 

Приведение уравнения с двумя переменными

 

 

2u

 

u

 

u

 

Второй этап:

2b(x, y)

 

F x, y, u,

 

,

 

0

x y

x

 

 

 

 

y

 

 

2

u

 

 

 

1

 

 

x, y, u, u

 

u

 

 

 

 

 

 

0

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

F

,

0

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x y b( x, y)

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x y

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

x

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

1

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(T

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x y

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

) '

1

 

 

 

1

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке Лекции