Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Страница сетевой поддержки учеников Тимура Юрьевича Альпина

21.10.2021

Даишев, Никитин №78

Filed under: ММФ,Решения — Shine @ 4:45 пп

Помимо того, что в ответе многого не хватало, неясно, почему там не взяли второй интеграл — а он тоже Эйлера-Пуассона. Ответ получается вполне компактный.

Решение содержит много копипасты из решения №77, так что смотреть можно с середины.


Условия задачи:
U=U(x,t),<x<,t0. Ut=a2Uxx limx±U=0 U|t=0=U0ex2l2 Преобразования Фурье туда и оттуда: ˉf(λ)=12πf(ξ)eiλξdξf(x)=12πˉf(λ)eiλxdλ,limx±f(x)=0 ˉU(λ,t)=12πUeiλxdx Применим их к (1): Uteiλx=a2Uxxeiλx 12πUteiλxdx=12πa2Uxxeiλxdx t(12πUeiλxdx)=a22πxUxeiλxdx=a22πUxeiλx|a22πUxxeiλxdx= =iλa22πUxeiλxdx=iλa22πUeiλx|iλa22πUxeiλxdx= λ2a212πUeiλxdx ˉUt=λ2a2ˉU. Найдём Фурье-образ ˉU: ln|ˉU|=λ2a2t+˜φ(λ), ˉU=φ(λ)eλ2a2t. Чтобы найти φ(λ), преобразуем (3): ˉU|t=0=12πU|t=0eiλxdx= =12πU0ex2l2eiλxdx= =U02πeiλxx2l2dx. С другой стороны, ˉU|t=0=φ(λ)eλ2a2t|t=0=φ(λ), φ(λ)=U02πeiλξξ2l2dξ. ˉU=U02πeλ2a2teiλξξ2l2dξ. Найдём саму функцию U: U=12πˉUeiλxdλ= =U02πeλ2a2teiλξξ2l2eiλxdξdλ= =U02πeλ2a2tiλξξ2l2+iλxdλdξ. Отдельно вычислим eλ2a2tiλξξ2l2+iλxdλ=e[(λat)2i(xξ)λ+(i(xξ)2at)2(i(xξ)2at)2]ξ2l2dλ=e(xξ2at)2ξ2l2e[λati(xξ)2at]2dλ= λati(xξ)2at=γ, dλ=dγat =e(xξ2at)2ξ2l2eγ2dγat=πate(xξ2at)2ξ2l2. Тогда U=U02πeλ2a2tiλξξ2l2+iλxdλdξ= =U02ππate(xξ2at)2ξ2l2dξ=U02πa1te(xξ2at)2ξ2l2dξ. Примерно это было получено в методичке, но мы на этом не остановимся. Преобразуем показатель (xξ2at)2ξ2l2=x22xξ+ξ24a2tξ2l2=x24a2t[(14a2t+1l2)ξ22x4a2tξ+(x4a2t14a2t+1l2)2(x4a2t14a2t+1l2)2]= =[14a2t+1l2ξx4a2t14a2t+1l2]2+x2(4a2t)214a2t+1l2x24a2t= =[14a2t+1l2ξx4a2t14a2t+1l2]2+l2l2+4a2tx24a2tx24a2t= =[14a2t+1l2ξx4a2t14a2t+1l2]2x2l2+4a2t Подставим в U и сведём к интегралу Эйлера-Пуассона U=U02πa1te(xξ2at)2ξ2l2dξ=U02πa1tex2l2+4a2te[14a2t+1l2ξx4a2t14a2t+1l2]2dξ= 14a2t+1l2ξx4a2t14a2t+1l2=γ, 14a2t+1l2dξ=dγ =U02πa1tex2l2+4a2t114a2t+1l2eγ2dγ=U02atex2l2+4a2t14a2t+1l2. Ещё немного упростим: 14a2t+1l2=l2+4a2t4a2tl2=l2+4a2t2atl, откуда U=U02atex2l2+4a2t14a2t+1l2=U02atex2l2+4a2tl2+4a2t2atl=U0ll2+4a2tex2l2+4a2t.

Комментариев нет »

No comments yet.

RSS feed for comments on this post.

Leave a comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Хостингом угостил Вадим "Moose" Калинников