数学的物理方法

这是非齐次定解问题,可以用一个特解,化成齐次式。

设特解是u1,只含x,不含t,u1t=0

代入:

u1xx+sin(πx/4)=0

u1xx=-sin(πx/4)

u1x=(4/π)cos(πx/4)

u1=(16/π²)sin(πx/4)

然后设:u=u2+u1

ux=u2x+u1x=u2x+(4/π)cos(πx/4)

uxx=u2xx+u1xx=u2xx-sin(πx/4)

ut=u2t

代入原方程:

u2t=u2xx

u(0,t)=u2(0,t)+u1(0,t)=u2(0,t)=0

ux(2,t)=ux2(2,t)+(4/π)cos(π2/4)=ux2(2,t)=0

u(x,0)=u2(x,0)+(16/π²)sin(πx/4)=0,u2(x,0)=-(16/π²)sin(πx/4)

按齐次方程用傅立叶级数求出u2(x,t),即可求出u(x,t)

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