Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Kurs_vysshei_matematiki_UP_Berkov_N.A._2007-2

.pdf
Скачиваний:
68
Добавлен:
10.06.2015
Размер:
9.19 Mб
Скачать
ρ ∂x2

dU = 12 kux 2dx,

k

 

1

 

l

 

U =

 

kux 2 dx.

 

 

 

2

 

 

 

 

0

 

 

 

1

 

l

 

T =

 

ρut 2 dx,

 

 

 

2

 

 

 

 

0

 

 

ρ

t1(T − U ) dt = v[u(x, t)]

t0

 

 

 

 

 

 

 

t1

l

1

 

1

 

 

 

v[u(x, t)] =

%

ρut 2

kux

2

& dx dt.

 

 

2

2

00

v[u(x, t)]

 

 

 

 

 

 

(ρut )

 

 

(kux ) = 0.

∂t

∂x

 

 

 

 

ρ =

k =

 

ρ

2u

− k

2u

= 0.

 

∂t2

 

∂x2

f (x, t)

ρf (x, t)udx

t1

 

l

1

 

1

 

2 + ρf (t, x)u& dx dt,

 

%

ρut 2

kux

 

 

2

2

t0

0

 

 

 

 

 

 

∂t(ρut) ∂x(kux) − ρf (x, t) = 0,

2u = k ∂2u + f (x, t). ∂t2

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

v[y(x), z(x)] = 0

2

(y 2 + z 2 + 2yz)dx,

y(0) = 0, y

 

2

 

= 1, z(0) = 0, z

 

2

 

= 1.

 

 

π

 

 

 

 

 

π

 

 

y − z = 0, z − y = 0.

z

yIV − y = 0.

y = C1ex + C2e−x + C3 sin x + C4 cos x; z = C1ex + C2e−x − C3 cos x − C4 sin x.

C1 = 0 C2 = 0 C3 = 0 C4 = 1

y = sin x, z = sin x.

x1

v[y(x), z(x)] = F (y , z )dx.

x0

Fy y y + Fy z z = 0; Fy z y + Fz z z = 0,

Fy y Fz z (Fy z )2 = 0 y = 0 z = 0

y = C1x + C2, z = C3x + C4,

v[y(x)] = 1

(1 + y 2)dx,

0

 

 

 

y(0) = 0, y (0) = 1,

y(1) = 1, y (1) = 1.

 

 

d2

(2y ) = 0 yIV = 0

 

 

2

 

 

dx

y = C1x3 + C2x2 + C3x + C4.

C1 = 0, C2 = 0, C3 = 1, C4 = 0,

y = x.

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

v[y(x)] = 2

(y 2 − y2 + x2)dx,

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

y(0) = 1,

y( 2 ) = 0,

 

y (0) = 0,

y

2

= 1.

 

 

π

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yIV − y = 0

y = C1ex + C2e−x + C3 cos x + C4 sin x.

 

 

C1 = 1,

 

C2 = 0,

C3 = 1,

C4 = 0,

 

y = cos x.

 

 

Γ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S[z(x, y)] =

σ

 

 

 

 

 

 

 

 

dx dy,

 

 

1 +

∂x

 

+ ∂y

2

 

 

 

 

 

 

 

∂z

2

 

∂z

 

σ

 

 

XY

 

 

 

 

 

 

Γ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

1 + p2

+ q2 + ∂y

 

 

1 + p2

+ q2 = 0

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

∂x2

.1 +

 

2

/

2 ∂x ∂y ∂x∂y

 

 

 

.1 +

 

 

2

/

= 0,

 

∂y

+ ∂y2

∂x

2z

 

 

 

∂z

 

 

 

∂z ∂z ∂2z

 

 

2z

 

 

 

 

∂z

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

v[y(x)] =

(16y2 − y 2 + x2) dx.

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

v[y(x), z(x)] =

(2yz − 2y2 + y 2 − z 2) dx.

 

 

 

x0

 

 

 

 

∂y / dx dy.

 

v[z(x, y)] = . ∂x

 

 

 

 

 

 

∂z

2

 

 

∂z

2

 

. ∂x

D

 

 

 

+ ∂z

+ 2uf (x, y, z)/ dx dy dz.

v[u(x, y, z)] =

+ ∂y

 

 

∂u

2

 

∂u

2

 

∂u

2

D

x1

v[y(x)] = F (x, y(x), y (x))dx

x0

(x0, y0) (x1, y1)

y = y(x)

d

Fy dx Fy = 0,

 

y(x0) = y0 y(x1) = y1

 

δv = 0

 

 

 

y = y(x, C1, C2)

 

 

v[y(x, C1, C2)]

 

C1

C2

x0

x1

 

 

 

 

(x0, y0)

 

(x1, y1)

 

(x1 +

x1, y1 + y1)

 

 

(x1 +

δx1, y1 + δy1)

y = y(x) y = y(x) + δy

 

 

 

δy

δy

δx1 δy1

δx1 δy1

 

 

x1

y1

y = y(x, C1)

v[y(x, C1)]

(x0, y0)

 

 

 

C1 x

y = y(x, C1)

 

 

v[y(x, C1)]

 

x1 y1

x1

y1

 

 

 

 

 

 

v[y(x, C1)]

 

y

=

y(x, C1)

 

 

 

 

 

(x1, y1)

(x1 + δx1, y1 +

δy1)

 

 

 

v

 

 

 

x1

y1

 

v

 

 

 

 

δx1

 

δy1

 

 

 

 

x1+δx1

 

x1

 

 

 

 

 

v =

 

F (x, y + δy, y + δy ) dx −

F (x, y, y ) dx =

 

 

 

 

x0

 

 

x0

 

 

 

 

x1+δx1

 

 

x1

 

 

 

=

 

F (x, y + δy, y + δy ) dx +

 

[F (x, y + δy, y + δy ) − F (x, y, y )] dx.

 

x1

 

 

 

x0

 

 

 

 

x1+δx1

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F (x, y + δy, y + δy ) dx = F

 

δx1

,

 

0 < θ < 1.

x=x1+θδx1

 

ε1 0

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

δx1

0 δy1 0

 

 

 

 

 

 

 

 

F x=x1+θδx1 = F (x, y, y ) x=x1

+ε1,

 

 

 

x1+δx1

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F (x, y + δy, y +

 

 

 

 

δx1

+ ε1δx1.

 

δy ) dx = F (x, y, y ) x=x1

x1

[F (x, y + δy, y + δy ) − F (x, y, y )] dx =

 

x0

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

=

[Fy (x, y, y )δy + Fy (x, y, y )δy ] dx + R1,

 

x0

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

 

δy δy

x1

 

 

x1

d

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

+ Fy

 

Fy δy dx.

(Fyδy + Fy δy ) dx = [Fy δy] x0

dx

x0

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

Fy

d

 

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

Fy

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

(x , y0)

 

 

δy

 

= 0

 

 

 

0

x1

 

 

 

 

 

x=x0

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Fyδy + Fy δy ) dx = [Fy δy] x=x1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y1

δy x=x1

δy1

 

y1

δy1

(x1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+δx1, y1 + δy1)

δy x=x1

(x0, y0) (x1, y1)

x1

 

(x0, y0) (x1 + δx1, y1 + δy1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BD = δy x=x1

F C = δy1

 

 

EC ≈ y (x1)δx1,

BD = F C − EC,

 

 

− y (x1)δx1

 

 

δy x=x1 δy1

 

 

x1+δx1

 

 

 

 

 

 

F dx ≈ F |x=x1 δx1;

 

 

x1

 

 

 

x1

F (x, y + δy, y + δy )

dx ≈ Fy

x=x1 (δy1 y (x1)δx1),

x0

+

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δx1

δy1

 

 

δx1

+ Fy

 

(δy1

− y (x1)δx1) =

δv = F x=x1

x=x1

=(F − y Fy ) x=x1 δx1 + Fy x=x1 δy1,

1 1

 

 

 

y F )

 

dx + F

 

 

 

 

dv¯(x , y ) = (F

 

x=x1

x=x1

dy .

 

 

v¯(x , y )

1 1

y

 

1

y

1

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

y = y(x1, C1), dx1 = x1 = δx1, dy1 = y1 = δy1

 

δv = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(F − y Fy ) x=x1 δx1 + Fy

x=x1 δy1 = 0.

 

 

 

δx1 δy1

 

 

 

 

 

x=x1 = 0.

 

 

 

(F − y Fy ) x=x1 = 0

 

 

Fy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δx1 δy1

(x1, y1) y1 = ϕ(x1) δy1 ≈ ϕ (x1)δx1

[F − y Fy + Fy ϕ ] x1 δx1 = 0,

δx1

[F + (ϕ − y )Fy x=x1 = 0.

ϕ y

 

y1 = ϕ(x1)

 

 

 

y = y(x, C1)

(x0, y0)

 

 

 

y0 = ψ(x0)

 

(x0, y0)

 

[F + (ψ

y )Fy ]x=x0 = 0.

 

(x1, y1)

 

 

 

(x1, y1)

 

 

 

 

δx1 = 0

 

Fy x=x1

= 0.

y = y1 δy1 = 0

+

F − y Fy ]x=x1 = 0.

x1

v = F (x, y, z, y , z )dx

x0

Fy

 

d

Fz

 

d

 

Fy = 0;

 

Fz = 0,

dx

dx

 

 

 

 

 

 

 

C

C

A(x0, y0, z0)

δv = 0

v Φ(x1, y1, z1) B(x1, y1, z1)

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

x1+δx1

 

 

 

v =

 

F (x, y + δy, z + δz, y + δy , z + δz )dx−

 

 

x0

 

 

 

x1

 

 

 

x1+δx1

F (x, y, z, y , z )dx =

 

F (x, y + δy, z + δz, y + δy , z + δz )dx+

x0

 

 

 

x1

 

x1

+[F (x, y + δy, z + δz, y + δy , z + δz )dx − F (x, y, z, y z )]dx.

x0

δv = [F − y Fy − z Fz ] x=x1 δx1 + Fy x=x1 δy1 + Fz

x=x1 δz1 = 0.

δx1, δy1, δz1

 

 

 

 

 

 

 

δv = 0

 

B(x1, y1, z1)

 

 

 

 

 

 

[F − y Fy − z F z ] x=x1 = 0,

 

 

Fy x=x1

= 0,

Fz x=x1

= 0.

y1 = ϕ(x1), z1 = ψ(x1)

δy1 = ϕ (x1)δx1

 

δz1 = ψ (z1)δx1

 

[F + (ϕ

y )Fy + (ψ

z )Fz ]x=x1 δx1 = 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δx1

 

 

y )Fy + (ψ

 

z )Fz

 

 

 

F + (ϕ

= 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y1 = ϕ(x1) z1 = ψ(x1) B(x1, y1, z1)

B(x1, y1, z1) z1 = ϕ(x1, y1) δz1 = ϕx1 δx1 + ϕy1 δy1 δx1 δy1 δv = 0

 

[F

y Fy

z Fz + ϕxFz ]δx1 + [Fy + Fz ϕy]δy1 = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δx1

δy1

]x=x1 = 0.

F

y Fy + (ϕx

z )Fz ]x=x1 = 0, [Fy + Fz ϕy

 

 

 

 

 

 

 

z1 = ϕ(x1, y1)

A(x0, y0, z0)

x1

v = F (x, y1, y2, ..., yn, y1, y2, ..., yn)dx,

x0

B(x1, y11, y21, . . . , yn1)

 

yiFyi

 

δx1 +

 

Fyi

 

δyi1 = 0.

F − n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

x=x1

i=1

x=x1

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]