- •Дистанционный курс высшей математики НИЯУ МИФИ
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Задача Коши для теплопроводности
- •Дистанционный курс высшей математики НИЯУ МИФИ
Задача Коши для теплопроводности
|
t |
|
|
|
|
t2 |
|
{(x,t) : A x A,t1 t t2} |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
u(x,t) |
|
|
|
|
(ξ)E(x,t,ξ)dξ |
||
|
|
|
|
|
|
t1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
A x |
|
||
(ξ)E(x,
|
2 E |
|
(ξ) |
||
x2 |
||
|
||
|
|
|
E |
t,ξ)dξ, (ξ) |
|
|
x |
|
|
(x, t,ξ)dξ, (ξ)
|
|
|
E |
|
|
|
|
( x, t,ξ)dξ, (ξ) |
( x, t,ξ)dξ, |
||||||
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 E |
|
|
|
|
2 E |
|
|
( x, t,ξ)dξ, |
(ξ) |
( x, t,ξ)dξ |
|||||
x t |
t2 |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача Коши для теплопроводности
|
|
u(x,t) |
a |
2 2u(x,t) |
|
|
|
|
|
t |
x2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
E |
|
|
|
2 E2 |
|
|
(ξ) |
(x,t,ξ)dξ a2 (ξ) |
( x, t,ξ)dξ |
|||||
|
t |
|
|
|
x |
|
|
|
E(x,t,ξ) |
|
|
||
(ξ) |
t |
|
|
|
|
a2 |
2 E(x,t,ξ) |
||
x |
2 |
dξ 0 |
|
|
|
|
|
|
E ( x,t,ξ)dξ |
|
0 |
E ( x, t,ξ)dξ, |
|
E ( x, t,ξ)dξ |
(ξ) |
|
(ξ) |
(ξ) |
|||
|
t |
|
|
t |
|
t |
|
|
|
0 |
Задача Коши для теплопроводности
|
|
|
E (x, t,ξ)dξ |
|
E ( x, t,ξ)dξ |
|||||
|
|
(ξ) |
(ξ) |
|||||||
|
|
|
t |
|
t |
|||||
0 |
A |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
M 0 x R | (x) | M |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
|
|
|
|
| x ξ | ξ A |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
(x,t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
| x ξ | ξ A |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
t1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ξ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
x |
A
Задача Коши для теплопроводности
|
E |
|
1 |
|
|
|
( x ξ2 )2 |
|
|
1 |
|
(x ξ)2 |
||||
(ξ) |
|
(x, t,ξ)dξ= (ξ) |
|
|
e |
|
4a t |
|
|
|
|
|
2 |
|
5/2 |
dξ |
t |
2a |
|
|
2t |
3/2 |
t |
||||||||||
A |
A |
|
|
|
|
|
|
|
4a |
|
|
|||||
| (x) | M
| x ξ | ξ A |
| x ξ | ξ A |
|
(ξ) |
E |
(x, t,ξ) |
|
M |
1 |
|
|
e |
|
( x ξ2 )2 |
|
1 |
|
(x ξ)2 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4a t |
|
|
|
2 |
|
5/2 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3/2 |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2a |
|
|
|
|
|
|
|
2t |
|
|
|
4a |
t |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
(ξ A)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
(ξ+A) |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
M |
|
|
|
e |
4a |
t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F (ξ) |
|
|
|
|
|
||||||||
|
2a |
|
|
|
|
|
3/2 |
|
|
|
|
2 |
t |
5/2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2t1 |
|
4a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F(ξ)dξ |
|
|
|
сходится |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
A
Задача Коши для теплопроводности
lim u(x,t) (x0 )
x x0 t 0 0
|
|
|
ξ |
x |
|
|
|
|
|
u |
|
Лемма. |
E( x, t,ξ)dξ 1 |
|
|
|
|
|
2a |
t |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
e |
( x ξ)2 |
E(x,t,ξ)dξ |
|
|
4a2t |
|||
2a |
|
t |
||||
|
|
|
|
|
||
dξ
|
1 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
e u2 du |
e u2 du |
|
1 |
|||||
|
|
|
2 |
||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|||
Задача Коши для теплопроводности
| u(x,
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
) | |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
t) (x |
|
(ξ)E(x,t,ξ)dξ (x |
E(x,t,ξ)dξ |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ξ) (x0 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
E(x,t,ξ)dξ |
|
|
(ξ) ( x0 ) |
|
|
|
E( x, t,ξ) |
|
dξ |
||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ξ) ( x0 ) |
E( x,t,ξ)dξ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
0
0 : |
| ξ x |
| |
|
| (ξ) ( x ) | |
|
|
0 |
|
|
0 |
2 |
|
|
|
|
|
|
Задача Коши для теплопроводности
| u(x,t) (x0 ) | (ξ) (x0 ) E(x,t,ξ)dξ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
(ξ) (x0 ) |
|
|
|
|
|
E(x,t, ξ)dξ |
||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|ξ x| 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
(ξ) (x0 ) |
|
E(x,t,ξ)dξ I1 I2 |
|||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|ξ x| 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
I1 |
|
|
(ξ) (x0 ) |
|
|
|
|
E(x,t,ξ)dξ |
|||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|ξ x| 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
I2 |
|
|
|
(ξ) ( x0 ) |
|
|
E(x, t,ξ)dξ |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|ξ x| 2
Задача Коши для теплопроводности
Первый интеграл будем оценивать при |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
| x x0 | |
|
|
|
|
|
|
|||
тогда величина |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
| |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
| ξ x | | (ξ x) ( x x |
) | | ξ x | | x x |
0 |
|||||||||||||
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
||||
и поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
(ξ) (x0 ) |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||
Следовательно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
I1 |
|
|
(ξ) (x0 ) |
|
E(x,t,ξ)dξ |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|ξ |
x| 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
E(x,t,ξ)dξ |
|
E(x, t,ξ)dξ |
|
||||||||||
2 |
2 |
|
2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|ξ |
x| 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Задача Коши для теплопроводности
Оценим второй интеграл |
|
|
|
I2 |
|
|
|
(ξ) (x0 ) |
|
E(x,t,ξ)dξ |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|ξ x| 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
(ξ) (x0 ) |
|
|
|
(ξ) |
|
|
|
( x0 ) |
|
M M 2M |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ξ |
x |
||||
|
|
Сделаем замену переменной |
|
|
2a |
t u |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
I2 2M E(x,t,ξ)dξ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|ξ x| 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
( x ξ )2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2M |
|
|
|
|
e |
4a2t dξ 2M |
|
e u2 du |
||||||||||||||||||
|
t |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
2a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|ξ x| 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|u| |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4a t |
|
|
|
|
|||||
Задача Коши для теплопроводности
e u2 du
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
||
4aD |
|||
|
|
||
|
|
0 |
|
|
|
|
I2 2M |
|
e u2 du |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|u| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4a t |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
сходится |
|
D 0 : D D |
e u |
du |
4M |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|u| D |
|
|
|
|
|
при 0 t t |
величина |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4aD0 D |
|
|
|
|
||||
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
4a t |
|
4a t |
|
4a |
0 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
2M |
|
|
2 |
|
2M |
|
2 |
2M |
|
|
||
I2 |
|
|
|
|
e u |
du |
|
e u du |
|
4M |
|
2 |
||
|
|
|
|
|u| D |
||||||||||
|
|
|u| |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
4a |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
