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津门通:热传导方程式的解热方程

admin
2020/08/10 18:13:26

曾晓薇的回答:

在理想状态下一根棍子的热传导,配上均匀的边界条件。 方程式如下: 其中u=u(t,x) 是t和x的双变量函数。 x是空间变量,所以x∈ [0,L],其中L表示棍子长度。t是时间变量,所以t≥ 0。 假设下述初始条件 其中函数f是给定的。再配合下述边界条件 让我们试着找一个非恒等于零的解,使之满足边界条件 (3) 并具备以下形式: 这套技术称作分离变量法。现在将u代回方程式 (1), 由于等式右边只依赖x,而左边只依赖t,两边都等于某个常数 ? λ,于是: 以下将证明 (6) 没有 λ ≤ 0 的解: 假设 λ < 0,则存在实数B、C使得 从 (3) 得到 于是有B= 0 =C,这蕴含u恒等于零。 假设 λ = 0,则存在实数B、C使得 仿上述办法可从等式 (3) 推出u恒等于零。 因此必然有 λ > 0,此时存在实数A、B、C使得 从等式 (3) 可知C= 0,因此存在正整数n使得 由此得到热方程形如 (4) 的解。 一般而言,满足 (1) 与 (3) 的解相加后仍是满足 (1) 与 (3) 的解。事实上可以证明满足 (1)、(2)、(3) 的解由下述公式给出。