Скачиваний:
0
Добавлен:
06.09.2025
Размер:
955.39 Кб
Скачать

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x| 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ξ) (x0 )

 

E(x,t,ξ)dξ I1 I2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x| 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1

 

 

(ξ) (x0 )

 

 

 

 

E(x,t,ξ)dξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x| 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I2

 

 

 

(ξ) ( x0 )

 

 

E(x, t,ξ)dξ

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x| 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E(x,t,ξ)dξ

 

E(x, t,ξ)dξ

 

2

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x| 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача Коши для теплопроводности

Оценим второй интеграл

 

 

 

I2

 

 

 

(ξ) (x0 )

 

E(x,t,ξ)dξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x| 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ξ) (x0 )

 

 

 

(ξ)

 

 

 

( x0 )

 

M M 2M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ

x

 

 

Сделаем замену переменной

 

 

2a

t u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I2 2M E(x,t,ξ)dξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x| 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

( x ξ )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2M

 

 

 

 

e

4a2t dξ 2M

 

e u2 du

 

t

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке Лекции