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※ 引述《semmy214 (黄小六)》之铭言: : https://imgur.com/a/5gdBShZ : 想请教下这题 令T(x,t)=U(x)+V(x,t) 将稳态跟动态分开 先考虑稳态的部分, 原式变成0=4 partial^2 T/partial x^2 因为稳态时间不变,且V(x,t)在稳态时=0 -> T(x,t)=U(x) -> 0=4 partial^2 U/partial x^2 -> d^2 U/dx^2=0 -> U(x)=ax+b -> U'(x)=a 代入两个边界条件 U(0)=b=0 U'(1)=a=1 -> U(x)=x -> T(x,t)=x+V(x,t) 考虑新的边界条件 T(0,t)= 0+V(0,t)=0 -> V(0,t)=0 partial T(1,t)/partial x = 1+partial V(1,t)/partial x=1 ->partial V(1,t)/partial x=0 将两个边界条件都化为0 回到原本问题 partial T(x,t)/partial t = partial V(x,t)/partial t partial^2 T(x,t)/partial x^2 = partial^2 V(x,t)/partial x^2 所以 partial V(x,t)/partial t = 4 partial^2 V(x,t)/partial x^2 -> Z(x)R'(t)=4Z''(x)R(t) -> R'(t)/4R(t)=Z''(x)/Z(x)=λ 先算Z(x) Z''(x)-λZ(x)=0 特徵方程式 α^2-λ=0 令λ=-(β^2) 找共轭虚根 α=+-βi -> Z(x)= C1 cos βx+C2 sin βx 代入边界条件 Z(0)=C1=0 ->Z(x)=C2 sin βx ->Z'(x)=βC2 cos βx 代入边界条件 Z'(1)=βC2 cos β=0 因为βC2不能等於0 所以cos β=0 -> β= (2n-1)π/2 (n = 1、2、3、4...) -> Zn(x)=C2n sin (2n-1)π/2 x [其实题目只要算到这就好Eigenfunction] ->λ=-[(2n-1)π/2]^2 [Eigenvalue] 再来算R(t): R'(t)-4λR(t)=0 特徵方程式 α-4λ=0 ->α+[(2n-1)π]^2=0 ->α= -[(2n-1)π]^2 Rn(t)= d1n e^-[(2n-1)π]^2 t Vn(x,t)=Zn(x)Rn(t)= An * e^-[(2n-1)π]^2 t * sin (2n-1)π/2 x (An= d1n*C2n) 因为原方程式是线性方程式,利用重叠定理 V(x,t)=sigma [n=1->∞]Vn(x,t) =sigma [n=1->∞] An * e^-[(2n-1)π]^2 t * sin (2n-1)π/2 x 考虑新的初始条件: T(x,0)=2=x+V(x,0) ->V(x,0)= 2-x = sigma [n=1->∞] An * sin (2n-1)π/2 x [这边视为用傅立叶sin级数展开,所以(2-x)会被视为奇函数] 积分 [-1->1] (2-x)* sin (2n-1)π/2 x dx = An ->An = 2* 积分 [0->1] (2-x)* sin (2n-1)π/2 x dx = 8/[(2n-1)π]^2 * (-1)^n + 8/[(2n-1)π] 所以V(x,t)=sigma [n=1->∞] An * e^-[(2n-1)π]^2 t * sin (2n-1)π/2 x T(x,t)= x+V(x,t) --



※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 203.204.210.81 (台湾)
※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Math/M.1741528171.A.703.html ※ 编辑: wallowes (203.204.210.81 台湾), 04/20/2025 00:11:05







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