
Vischa_Matematika
.pdf
б) u x, t |
576 |
|
1 |
e |
2k 1 2 2 |
t |
sin |
2k 1 |
x ; |
|
|
3 |
|
3 |
36 |
|
|
||||
|
|
|
k 0 |
2k 1 |
|
|
|
|
6 |
|
Розв’язок шукаємо у виді:
в) u x, t |
576 |
|
1 |
|
|
k 2 2 |
t |
|
k |
|
||
e |
|
sin |
x ; |
|||||||||
|
3 |
|
|
3 |
36 |
|
|
|||||
|
|
|
k 1 |
k |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 cos |
|
|
|
2x sin |
|
|
x 2 cos |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
6 |
|
|
|
|
nx |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Тобто: |
|
|
|
|
|
|
An |
2x 6 |
x sin |
dx |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
6 |
3 |
n |
3 |
|
n |
2 |
|
n |
|
|
0 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
u x, t |
576 |
|
|
|
1 |
2k 1 2 2 t |
sin |
2k 1 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
3 |
|
|
3 |
e |
|
|
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
k 0 |
2k 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
48 |
Методом Фур’є знайти розв’язок рівняння теплопровідності |
u |
4 |
2u |
( |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
t |
x2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0 x 4,t 0 ) при умовах: |
|
u 0, t u 4, t 0 , |
u x, 0 |
1 |
x 4 x . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
в) |
u x, t |
64 |
|
|
1 |
3 |
|
2k 1 2 2 t |
sin |
2k 1 |
x ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
3 |
|
|
e |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
k 0 |
2k 1 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Розв’язок шукаємо у виді:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 cos |
|
|
|
2x sin |
|
|
x 2 cos |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
6 |
|
|
nx |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
||||||||||||
Тобто: |
|
|
An |
2x 6 x sin |
dx |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|||||||||||
|
|
3 |
6 |
3 |
|
n |
3 |
|
n |
|
2 |
|
n |
|
|
|
0 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
||||||
u x, t |
64 |
|
1 |
2k 1 2 2 t |
sin |
2k 1 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3 |
|
3 |
e |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
k 0 |
2k 1 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
49 Методом Фур’є знайти розв’язок рівняння теплопровідності
|
|
3x , |
0 x 3, |
0 x 6,t 0 ) при умовах: |
u 0, t u 6, t 0 , |
u x, 0 3 6 x , |
3 x 6 . |
|
|
|
|
31 |
|
|
|
u 4 2u (t x2

а) u x, t |
72 |
|
1 k |
|
2k 1 2 2 t |
sin |
2k 1 |
x ; |
|
2 |
|
2 e |
|
9 |
|
||||
|
|
k 0 |
2k 1 |
|
|
|
|
6 |
|
Розв’язок шукаємо у виді:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 cos |
|
|
|
|
2x sin |
|
|
|
x 2 cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
6 |
|
|
|
nx |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
Тобто: |
|
|
|
|
|
|
|
|
An |
|
2x 6 x sin |
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
6 |
|
3 |
n |
3 |
|
n |
2 |
|
|
n |
|
0 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
u x, t |
72 |
|
|
1 k |
|
2k 1 2 2 t |
sin |
2k 1 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
2 |
|
|
|
2 e |
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
k 0 |
2k 1 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
50 |
Методом Фур’є знайти розв’язок рівняння теплопровідності |
u |
9 |
2u |
( |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
t |
x2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
x , |
|
0 x 4, |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
0 x 8, |
t 0 ) при умовах: |
u 0, t u 8, t 0, |
|
u x , |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
8 |
x , |
4 x 8 . |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
u x , t |
8 |
|
1 k |
|
|
9 2k 1 2 2 |
t |
|
|
2k 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
г) |
|
|
sin |
x ; |
|
|
|
|
|
|
|
д) інша відповідь. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
64 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
k 0 |
2k 1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Розв’язок шукаємо у виді:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 cos |
|
|
|
|
2x sin |
|
|
|
x 2 cos |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
6 |
|
|
nx |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|||||||||||||||||||
Тобто: |
|
|
|
An |
2x 6 x sin |
dx |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
3 |
6 |
3 |
n |
3 |
|
n |
2 |
|
|
|
|
|
n |
|
|
0 |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
||||||||||
u x, t |
72 |
|
1 k |
|
2k 1 2 2 t |
sin |
2k 1 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
|
|
2 e |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
k 0 |
2k 1 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
51 Розв’язком задачі Діріхле для круга |
2u |
|
2u |
0 , |
|
|
u |
|
r R |
Ax2 |
|
( A const , R - |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x2 |
y2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
радіус круга) є функція: |
|
|
б) u r , |
|
AR2 |
|
Ar 2 |
|
cos 2 ; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Нехай в площині 0ху є коло радіусом R з центром на початку координат і на його окружності задана деяка функція f( ), де - полярний кут. Потрібно знайти функцію u(r, ), непреривну в колі, включаючи границю, задовільняючу
всередині кола рівнянню Лапласа |
2U |
|
2U |
0 . |
|
x2 |
|
x2 |
|
і на колі що приймає задані значення U r R f ( ) .
|
1 |
|
|
|
R |
2 |
r |
2 |
|
|
U (r,) |
f (t) |
|
|
|
|
|
dt . |
|||
2 |
R |
2 |
2rRcos(t ) r |
2 |
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула називається інтегралом Пуассона. Шляхом аналізу цієї формули доводиться, що якщо формула f( ) неперервна, то функція U(r, ), визначена інтегралом задовільняє рівність (1 ) і при r R буде U(r, ) f( ), тобто U(r, )
являє собою рішення поставленої задачі Діріхле для кола.
|
A0 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
n |
|
|
f t cos nt dt , |
|
|
f t sin nt dt ; |
|||||||||||||
u r , |
|
An cos n Bn sin n r |
|
, |
An |
|
Bn |
|
|
||||||||||||||
2 |
|
Rn |
Rn |
||||||||||||||||||||
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
u r , |
AR2 |
|
Ar 2 |
cos 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
52 Розв’язком задачі Діріхле для круга |
2u |
|
2u |
0 , |
u |
|
r R |
Ay2 |
( A const , R - |
||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
x2 |
y2 |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
радіус круга) є функція: |
|
|
а) u r , |
|
AR2 |
|
|
Ar 2 |
cos 2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нехай в площині 0ху є коло радіусом R з центром на початку координат і на його окружності задана деяка функція f( ), де - полярний кут. Потрібно знайти функцію u(r, ), непреривну в колі, включаючи границю, задовільняючу
всередині кола рівнянню Лапласа |
|
|
|
|
2U |
|
2U |
0 . |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
x2 |
|
|
|
||
і на колі що приймає задані значення U |
|
r R f ( ) . |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
R |
2 |
r |
2 |
|
|
|
|
|
U (r,) |
f (t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt . |
||||
2 |
R |
2 |
2rRcos(t ) r |
2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула називається інтегралом Пуассона. Шляхом аналізу цієї формули доводиться, що якщо формула f( ) неперервна, то функція U(r, ), визначена
33

інтегралом задовільняє рівність (1 ) і при r R буде U(r, ) f( ), тобто U(r, )
являє собою рішення поставленої задачі Діріхле для кола.
|
A0 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||
|
|
|
|
n |
|
|
f t cos nt dt , |
|
f t sin nt dt ; |
|||||||||||
u r , |
|
An cos n Bn sin n r |
|
, |
An |
|
Bn |
|
|
|
||||||||||
2 |
|
Rn |
Rn |
|||||||||||||||||
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
u r , |
AR2 |
|
Ar 2 |
cos 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
53 Розв’язком задачі Діріхле для круга |
2u |
2u |
|
|
|
r R Acos ( |
A const , R - |
|||||||||||||
x2 |
y2 |
0 , |
u |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
радіус круга) є функція: |
|
|
в) u r , |
|
Ar |
cos ; |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
Нехай в площині 0ху є коло радіусом R з центром на початку координат і на його окружності задана деяка функція f( ), де - полярний кут. Потрібно знайти функцію u(r, ), непреривну в колі, включаючи границю, задовільняючу
всередині кола рівнянню Лаплас |
|
|
2U |
2U |
0 . |
|||||||
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
x2 |
|
|
|
|
і на колі що приймає задані значення U |
|
r R f ( ) . |
||||||||||
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
R |
2 |
r |
2 |
|
|
|
|
U (r,) |
f (t) |
|
|
|
|
|
|
dt . |
||||
2 |
R |
2 |
2rRcos(t ) r |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула називається інтегралом Пуассона. Шляхом аналізу цієї формули доводиться, що якщо формула f( ) неперервна, то функція U(r, ), визначена інтегралом задовільняє рівність (1 ) і при r R буде U(r, ) f( ), тобто U(r, )
являє собою рішення поставленої задачі Діріхле для кола.
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
A0 |
n |
|
|
f t |
cos nt dt , |
|
|
f t sin nt dt ; |
|||||||||||||
u r , |
|
|
An cos n Bn sin n r |
|
, |
An |
|
Bn |
|
|
||||||||||||
2 |
|
Rn |
Rn |
|||||||||||||||||||
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u r , |
Ar |
cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
54 Розв’язком задачі Діріхле для круга |
|
2u |
|
2u |
0 , |
u |
|
r R |
Acos2 |
|
( A const , R - |
|||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||
|
x2 |
y2 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
радіус круга)є функція: |
|
|
г) u r , |
A |
|
Ar 2 |
cos 2 ; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
2 |
|
2R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нехай в площині 0ху є коло радіусом R з центром на початку координат і на його окружності задана деяка функція f( ), де - полярний кут. Потрібно
34

знайти функцію u(r, ), непреривну в колі, включаючи границю, задовільняючу
всередині кола рівнянню Лапласа |
|
|
2U |
2U |
0 . |
|||||||
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
x2 |
|
|
|
|
і на колі що приймає задані значення U |
|
r R f ( ) . |
||||||||||
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
R |
2 |
r |
2 |
|
|
|
|
U (r,) |
f (t) |
|
|
|
|
|
|
dt . |
||||
2 |
R |
2 |
2rRcos(t ) r |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула називається інтегралом Пуассона. Шляхом аналізу цієї формули доводиться, що якщо формула f( ) неперервна, то функція U(r, ), визначена інтегралом задовільняє рівність (1 ) і при r R буде U(r, ) f( ), тобто U(r, )
являє собою рішення поставленої задачі Діріхле для кола.
|
A0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
u r , |
An cos n Bn sin n r |
n |
, |
An |
f t cos nt dt , |
Bn |
f t sin nt dt ; |
||||||
2 |
|
Rn |
Rn |
||||||||||
|
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u r , |
A |
|
Ar 2 |
cos 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
55 Розв’язком задачі Діріхле для круга |
2u |
|
2u |
0 , |
u |
|
r R Asin |
( A const , R - |
||
|
||||||||||
x2 |
y2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
радіус круга) є функція: |
б) u r , |
Ar |
sin ; |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
Нехай в площині 0ху є коло радіусом R з центром на початку координат і на його окружності задана деяка функція f( ), де - полярний кут. Потрібно знайти функцію u(r, ), непреривну в колі, включаючи границю, задовільняючу
всередині кола рівнянню Лапласа |
|
|
2U |
2U |
0 . |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
x2 |
|
x2 |
|
|
|
||
і на колі що приймає задані значення U |
|
r R f ( ) . |
||||||||||
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
R |
2 |
|
r |
2 |
|
|
|
U (r,) |
f (t) |
|
|
|
|
|
|
dt . |
||||
2 |
R |
2 |
2rRcos(t ) r |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула називається інтегралом Пуассона. Шляхом аналізу цієї формули доводиться, що якщо формула f( ) неперервна, то функція U(r, ), визначена інтегралом задовільняє рівність (1 ) і при r R буде U(r, ) f( ), тобто U(r, )
являє собою рішення поставленої задачі Діріхле для кола.
35

|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
||
|
|
A0 |
n |
|
|
f t cos nt dt , |
|
f t sin nt dt ; |
||||||||
u r , |
|
|
An cos n Bn sin n r |
|
, |
An |
|
Bn |
|
|
|
|||||
2 |
|
Rn |
Rn |
|||||||||||||
|
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u r , |
|
Ar |
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
56 Розв’язком задачі Діріхле для круга |
2u |
2u |
|
|
|
r R Acos 2 ( A const , R - |
||||||||||
x2 |
y2 |
0 , |
u |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
радіус круга) є функція: |
|
|
в) u r , |
Ar 2 |
cos 2 ; |
|
|
|
|
|||||||
|
|
R2 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нехай в площині 0ху є коло радіусом R з центром на початку координат і на його окружності задана деяка функція f( ), де - полярний кут. Потрібно знайти функцію u(r, ), непреривну в колі, включаючи границю, задовільняючу
всередині кола рівнянню Лапласа |
|
|
|
|
|
2U |
2U |
|
0 . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
x2 |
|
|
|
і на колі що приймає задані значення U |
|
r R f ( ) . |
||||||||||
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
R |
2 |
r |
2 |
|
|
|
|
U (r,) |
f (t) |
|
|
|
|
|
|
dt . |
||||
2 |
R |
2 |
2rRcos(t ) r |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула називається інтегралом Пуассона. Шляхом аналізу цієї формули доводиться, що якщо формула f( ) неперервна, то функція U(r, ), визначена інтегралом задовільняє рівність (1 ) і при r R буде U(r, ) f( ), тобто U(r, )
являє собою рішення поставленої задачі Діріхле для кола.
|
|
A0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
||||
u r , |
An cos n Bn sin n r |
n |
, |
An |
f t cos nt dt , |
Bn |
f t sin nt dt ; |
||||||||||||||
2 |
|
|
Rn |
Rn |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u r , |
|
Ar 2 |
cos 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
57 Розв’язком задачі Діріхле для круга |
2u |
2u |
|
|
|
|
|
( A const , R - |
|||||||||||||
x2 |
y2 |
0 , |
u |
|
r R Asin 2 |
||||||||||||||||
радіус круга) є функція: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
б) u r , |
|
|
Ar 2 |
sin 2 ; |
Нехай в площині 0ху є коло радіусом R з центром на |
||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
початку координат і на його окружності задана деяка функція f( ), де -
полярний кут. Потрібно знайти функцію u(r, ), непреривну в колі, включаючи
границю, задовільняючу всередині кола рівнянню Лапласа |
2U |
|
2U |
0 . |
|
x2 |
|
x2 |
|
36 |
|
|
|
|

і на колі що приймає задані значення U r R f ( ) .
|
1 |
|
|
|
R |
2 |
r |
2 |
|
|
U (r,) |
f (t) |
|
|
|
|
|
dt . |
|||
2 |
R |
2 |
2rRcos(t ) r |
2 |
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула називається інтегралом Пуассона. Шляхом аналізу цієї формули доводиться, що якщо формула f( ) неперервна, то функція U(r, ), визначена інтегралом задовільняє рівність (1 ) і при r R буде U(r, ) f( ), тобто U(r, )
являє собою рішення поставленої задачі Діріхле для кола.
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
A0 |
n |
|
|
f t |
cos nt dt , |
|
|
f t sin nt dt ; |
|||||||||||||
u r , |
|
An cos n Bn sin n r |
|
, |
An |
|
Bn |
|
|
||||||||||||||
2 |
|
Rn |
Rn |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u r , |
|
Ar 2 |
sin 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
58 Розв’язком задачі Діріхле для круга |
|
2u |
|
2u |
0 , |
u |
|
r R |
Asin2 |
|
( A const , R - |
||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||
|
x2 |
y2 |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
радіус круга) є функція: |
|
|
а) u r , |
A |
|
Ar 2 |
cos 2 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
2 |
|
2R2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нехай в площині 0ху є коло радіусом R з центром на початку координат і на його окружності задана деяка функція f( ), де - полярний кут. Потрібно знайти функцію u(r, ), непреривну в колі, включаючи границю, задовільняючу
всередині кола рівнянню Лапласа |
|
|
|
2U |
2U |
0 . |
||||||
|
|
|
|
|
|
x2 |
x2 |
|
|
|
||
і на колі що приймає задані значення U |
|
r R f ( ) . |
||||||||||
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
R |
2 |
r |
2 |
|
|
|
|
U (r,) |
f (t) |
|
|
|
|
|
|
dt . |
||||
2 |
R |
2 |
2rRcos(t ) r |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула називається інтегралом Пуассона. Шляхом аналізу цієї формули доводиться, що якщо формула f( ) неперервна, то функція U(r, ), визначена інтегралом задовільняє рівність (1 ) і при r R буде U(r, ) f( ), тобто U(r, )
являє собою рішення поставленої задачі Діріхле для кола.
|
|
A0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
u r , |
|
An cos n Bn sin n r |
n |
, |
An |
f t cos nt dt , |
Bn |
f t sin nt dt ; |
|||||||
2 |
|
|
Rn |
Rn |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u r , |
|
A |
|
Ar 2 |
cos 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
|
2R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

59 Розв’язком задачі Діріхле для круга |
2u |
|
2u |
0 , |
u |
|
r R Acos 3 |
( A const , R - |
|||
|
|||||||||||
x2 |
y2 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
радіус круга) є функція: |
г) u r , |
|
Ar 3 |
cos 3 ; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
R3 |
|
|
|
|
|
Нехай в площині 0ху є коло радіусом R з центром на початку координат і на його окружності задана деяка функція f( ), де - полярний кут. Потрібно знайти функцію u(r, ), непреривну в колі, включаючи границю, задовільняючу
всередині кола рівнянню Лапласа |
|
|
|
2U |
2U |
0 . |
||||||
|
|
|
|
|
|
x2 |
x2 |
|
|
|
||
і на колі що приймає задані значення U |
|
r R f ( ) . |
||||||||||
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
R |
2 |
r |
2 |
|
|
|
|
U (r,) |
f (t) |
|
|
|
|
|
|
dt . |
||||
2 |
R |
2 |
2rRcos(t ) r |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула називається інтегралом Пуассона. Шляхом аналізу цієї формули доводиться, що якщо формула f( ) неперервна, то функція U(r, ), визначена інтегралом задовільняє рівність (1 ) і при r R буде U(r, ) f( ), тобто U(r, )
являє собою рішення поставленої задачі Діріхле для кола.
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
|
A0 |
n |
|
|
f t cos nt dt , |
|
f t sin nt dt ; |
||||||||||
u r , |
|
An cos n Bn sin n r |
|
, |
An |
|
Bn |
|
|
|
||||||||
2 |
|
Rn |
Rn |
|||||||||||||||
|
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u r , |
|
Ar 3 |
cos 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
R3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
60 Розв’язком задачі Діріхле для круга |
2u |
2u |
|
|
|
|
|
( A const , R - |
||||||||||
x2 y2 |
0 , |
u |
|
r R Asin 3 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
радіус круга) є функція: |
|
|
в) u r , |
Ar 3 |
sin 3 ; |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
R3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нехай в площині 0ху є коло радіусом R з центром на початку координат і на його окружності задана деяка функція f( ), де - полярний кут. Потрібно знайти функцію u(r, ), непреривну в колі, включаючи границю, задовільняючу
всередині кола рівнянню Лапласа |
|
|
|
|
|
|
2U |
2U |
0 . |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
x2 |
|
||
і на колі що приймає задані значення U |
|
r R f ( ) . |
|
||||||||||
|
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
R |
2 |
r |
2 |
|
|
|
|
|
U (r,) |
f (t) |
|
|
|
|
|
|
dt . |
|||||
2 |
R |
2 |
2rRcos(t ) r |
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Формула називається інтегралом Пуассона. Шляхом аналізу цієї формули доводиться, що якщо формула f( ) неперервна, то функція U(r, ), визначена інтегралом задовільняє рівність (1 ) і при r R буде U(r, ) f( ), тобто U(r, )
являє собою рішення поставленої задачі Діріхле для кола.
|
|
A0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
||
u r , |
|
An cos n Bn sin n r |
n |
|
|
f t cos nt dt , |
|
f t sin nt dt ; |
||||||||
|
|
|
|
, |
An |
|
|
Bn |
|
|||||||
|
2 |
|
|
Rn |
Rn |
|||||||||||
|
|
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u r , |
Ar 3 |
sin 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
R3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
291 Знайти оригінал для даного зображення |
|
|
|
1 |
|
. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
p 1 p 2 |
|
|
|
|||||||||||||
а) et 22t ; |
|
|
б) e2t et ; |
в) te2t et ; |
г) |
e2t tet ; |
д) інша відповідь. |
|
|
|
Б .
292 Знайти оригінал для даного зображення |
1 |
|
. |
||
|
|||||
p 2 p 3 |
|||||
а) e3t e2t ; |
б) e3t e2t ; |
в) e2t e3t ; |
г) e 3t |
e2t ; д) інша відповідь. |
|
А . |
|
|
|
|
|
39

293 Знайти оригінал для даного зображення
а) e5t t4t ; |
б) e4t e5t ; |
в) e5t t4t ; |
В .
294 Знайти оригінал для даного зображення
а) et e3t ; |
б) et e3t ; |
в) t e3t et ; |
Г . |
|
|
295 Знайти оригінал для даного зображення
40
1 |
|
p 4 p 5 . |
|
г) t e4t |
e5t ; д) інша відповідь. |
2
p 1 p 3 .
г) e3t et ; д) інша відповідь.
3
p 2 p 5 .