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

unm+1

unm1

unm+1

unm−1

=unm +

=unm

=unm +

=unm

 

∂u

n

 

un

un

 

 

 

 

m =

m

h m−1

+ O(h),

∂x

 

 

∂u

n

umn +1 − umn 1

2

 

m =

 

 

 

+ O(h ).

∂x

 

 

2h

1

 

 

∂u

 

 

n

1

 

 

2u

 

n

1

 

 

3u

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m τ +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m τ 2 +

 

 

 

 

 

 

 

m τ 3 + O(τ 4),

1!

 

 

∂t

2!

 

∂t2

3!

 

∂t3

1

 

 

∂u

 

 

n

1

 

 

2u

 

n

1

 

 

3u

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m τ +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m τ 2

 

 

 

 

 

 

 

m τ 3 + O(τ 4),

1!

 

 

∂t

2!

 

∂t2

3!

 

∂t3

1

 

 

 

∂u

n

1

 

 

2u

n

1

 

 

3u

n

 

 

 

 

 

 

 

 

m h +

 

 

 

 

 

 

 

m h2 +

 

 

 

 

 

m h3 + O(h4),

1!

 

∂x

2!

∂x2

3!

∂x3

1

 

 

 

 

∂u

n

1

 

 

2u

n

1

 

 

3u

n

 

 

 

 

 

m h +

 

 

 

 

 

 

m h2

 

 

 

 

 

m h3 + O(h4).

1!

∂x

2!

∂x2

3!

∂x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

umn+1 − umn

+ b

umn +1 − umn

= C; m = 0, ±1, ±2, . . . ; n = 0, 1, 2, . . .

τ

h

 

m

 

 

± ±

 

 

 

 

 

 

(mh),

m = 0, 1, 2, . . .

u0 = ϕ0

u

unm+1 = unm ah(unm+1 − unm) + a ; m = 0, ±1, ±2, . . . ; n = 0, 1, 2, . . . .

u

u0m = ϕ0(xm)

t

(n, m) (n, m + 1) (n + 1, m)

a

un+1

n

 

un

un

m

− um

+ b

m

h m−1

= C; m = 0, ±1, . . . ; n = 0, 1, . . . .

 

 

0

τ

 

um = ϕ0(mh); m = 0, ±1, ±2, . . .

(n+1,m)

 

 

(n+1,m)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n+1,m)

 

(n,m)

(n,m+1)

(n,m-1)

(n,m)

(n,m-1)

(n,m)

(n,m+1)

 

 

 

 

 

 

(∂u/∂x)mn

 

 

 

(umn +1 − umn 1)/ (2h)

a

umn+1

umn

umn +1 − umn 1

 

 

 

+ b

 

= C; m = 0, 1, . . . ; n = 0, 1, . . . .

0

τ

 

2h

um

= ϕ0(mh); m = 0, 1, 2 . . .

(∂u/∂t)nm

x

 

0

τ

 

 

h

 

a

umn+1

 

umn

+ b

umn+1+1 − umn+1

= C; m = 0, 1, . . . ; n = 0, 1, . . .

n

 

 

 

 

 

 

um = ϕ0(mh); m = 0, 1, . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

u0 = f0(),

n = 0, 1, 2, . . .

(n+1,m)

(n+1,m+1)

(n+1,m-1)

(n+1,m)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n,m)

(n,m)

 

0

τ

h

 

 

umn+1

umn

 

n+1

 

a

 

 

+ b

umn+1 − um−1

= C; m = 0, 1, . . . ; n = 0, 1, 2, . . .

n

 

 

 

 

 

 

 

um = ϕ0(mh),

m = 0, 1, 2, . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u0 = f0(),

n = 0, 1, 2, . . .

 

 

u u

 

 

 

umn+1+1

 

 

 

umn+1+1 = umn+1

ha

(umn+1 − umn ) +

Ch

, n = 0, 1, 2, . . . , m = 0, 1, 2, . . .

 

 

 

b

n

u

um1 +1 = um1

ha

(um1 − um0 ) +

Ch

, m = 0, 1, 2, . . .

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

u

x

z = y ln(x2 − y2);

 

 

1 ∂z

+

1 ∂z

=

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ∂x

y

∂y

y2

 

y

2u

 

 

 

2u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u = arctg

 

;

 

+

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

x

∂x2

∂y2

 

 

 

 

 

 

 

u = cos(x − y) + ln(x + y);

 

 

 

 

 

 

2u

=

 

2u

 

 

 

 

 

 

∂y2

 

∂x2

u = arcsin(x + ay);

 

 

 

∂u

 

= a

∂u

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

u = et sin x;

 

∂u

+

 

2u

 

 

 

 

= 0.

 

∂t

∂x2

u = cos(xy) + y2;

 

uxx + uy + y2u = y4.

 

 

 

 

 

 

z = z(x, y)

z2x − yz + x2 = 0;

 

 

zxy(2xz − y) + 2xzxzy + 2zzy = zx.

 

z

x

zxy

− zx + zy = 1.

 

 

 

= 1;

 

y

z

2u x ∂x2 = y .

3u

∂x2∂y = 1. y ∂u∂x = x + y.

 

2u

=

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

∂x∂y

1 + y2

 

 

 

2u

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

=

 

 

.

 

 

 

∂x∂y

1 + y2

 

 

 

2z

 

=

y

 

.

 

∂x∂y

 

 

 

 

1 − x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3V

 

 

= xzexy.

 

∂x∂y∂z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lu = f,

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u f

 

 

 

 

 

 

 

 

u

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

∂u

+ b

∂u

, 0 x ∞, 0

t ∞,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lu =

∂t

∂x

 

 

 

 

 

u(0, x),

 

 

0 x < ∞,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 t < ∞,

 

 

 

 

 

 

u(t, 0),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c,

f= ϕ0(x), 0 x < ∞,

f0(t), 0 t < ∞.

Lu f x

(−∞, ∞)

Lhu(h) = f (h).

Lh

u(h) f (h) u(h)

h

h

 

 

 

 

umn+1

umn

umn+1+1 − umn+1

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lhu(h) =

a

0

τ

 

+ b

h

, m = 0, 1, . . . , n = 0, 1, . . .

 

 

um,

 

 

 

m = 0, 1, . . .

 

u0 ,

 

 

 

 

n = 0, 1, . . .

C

f (h) = ϕ0(mh), m = 0, 1, 2, . . .

f0(), n = 0, 1, 2, . . .

Lhu(h) f (h)

f (h)

(tn, xm) f (h)(tn, xm)

f

h

 

 

τ = τ (h)

Dh

 

 

h

 

 

ϕ(h)

sup |fh(tn, xm)| f (h)

n,m

sup |fh(tn, xm)|

n,m

||f (h)|| = sup |fh(tn, xm)|.

n,m

f (h) ϕ(h)

||f

(h)

− ϕ

(h)

sup f

(tn, x

 

)

− ϕh

(tn, x

m)|.

 

 

 

 

|| = n,m | h

 

m

 

 

 

 

 

||f (h)||

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||f

(h)

+

+ ϕ(h)|| ||f (h)|| + ||ϕ(h)|| ||λf (h)|| = |λ| · ||f (h)||

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(h)

 

 

[u]h

 

hk

 

|| [u]h − u(h)|| chk, c > 0, k > 0.

 

 

k

τ → 0

h → 0(h)

τ = τ (h)

|| [u]h−u

|| → 0

u(h)

Dh

[u]h

h τ

u(h)

[u]h

[u]h

u(h)

[u]h

δf (h)

Lh [u]h = f (h) + δf (h).

δf (h) 0 h → 0 τ → 0

u

δf (h) 0

h → 0, τ → 0,

u(h) [u]h

h → 0 τ → 0

δf (h)

u

hk

δf (h)

||δf (h)|| chk,

k > 0 c > 0 h

τ = τ (h) h → 0 τ → 0 h → 0 ||δf (h)|| → 0

u

[u]

 

[u]

n

 

 

 

 

[u]

n

 

 

 

a

m

+ b

 

m

 

 

 

 

 

= C + O(τ ) + O(h).

∂t

 

∂x

[u]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[u]

 

n

 

 

[u]

n

 

 

 

a

m

+ b

m

 

 

 

 

 

= C.

 

 

∂t

∂x

O(τ ) + O(h) [u]

δf (h) =

O(τ ) + O(h)

.

0

h τ

h τ

τ h

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]