Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634794)
Контекстум
.

Основные методы решения практических задач в курсе «Уравнения математической физики» (250,00 руб.)

0   0
Первый авторКудряшов С. Н.
АвторыРадченко Т. Н., Южный федеральный университет
ИздательствоРостов н/Д.: Изд-во ЮФУ
Страниц308
ID223841
АннотацияДанное учебное пособие является результатом значительной переработки четырех методических указаний А. Д. Алексеева, Т. Н. Радченко, В. С. Рогожина и Э. Г. Хасабова, опубликованных в УПЛ РГУ в 1992 году. Добавлено много новых задач, приведены подробные решения стандартных задач. Расширена теоретическая часть.
Кому рекомендованоПособие будет полезно при изучении теоретического курса «Уравнения математической физики» студентами факультета математики, механики и компьютерных наук, физического факультета и факультета высоких технологий.
ISBN978-5-9275-0879-2
УДК517.95
ББК22.311
Кудряшов, С.Н. Основные методы решения практических задач в курсе «Уравнения математической физики» : учеб. пособие / Т.Н. Радченко; Южный федеральный университет; С.Н. Кудряшов .— Ростов-на-Дону : Изд-во ЮФУ, 2011 .— 308 с. — ISBN 978-5-9275-0879-2 .— URL: https://rucont.ru/efd/223841 (дата обращения: 25.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Приведение к каноническому виду уравнений в частных производных второго порядка . <...> Общее решение линейного уравнения второго порядка в частных производных . <...> Краевые задачи для уравнения Лапласа и Пуассона в пространстве и на плоскости . <...> Уравнения Лапласа и Пуассона в прямоугольнике . <...> Краевые задачи в круговых областях для уравнений Лапласа и Пуассона . <...> Задача о малых колебаниях тяжелой нити . <...> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 249 269 288 290 306 Светлой памяти нашего учителя — профессора Рогожина Владимира Сергеевича посвящается Предисловие Предлагаемый задачник является результатом обобщения многолетнего опыта преподавания курсов «Уравнения с частными производными» и «Уравнения математической физики» на дневном и вечернем отделениях механико-математического и физического факультетов Южного федерального университета. <...> Глава I Метод характеристик В главе I приводятся задачи для уравнений в частных производных второго порядка, решаемые методом характеристик. <...> Основная идея метода — упростить исходное уравнение с помощью специальной замены независимых переменных, привести его к каноническому виду, а затем по возможности найти общее решение и решить специальные задачи (задачу Коши или задачу с данными на характеристиках). <...> Для нахождения функций φ1 (x, y), φ2 (x, y), при которых замена переменных (1.2) приводит уравнение (1.1) к каноническому виду, составляется следующее обыкновенное дифференциальное уравнение: A dy 2 − 2B dx dy + C dx2 = 0. <...> Тогда уравнение (1.1) является гиперболическим в указанной области и после деления на B(x, y) приобретает канонический вид. <...> Метод характеристик При A ̸= 0 уравнение (1.4) разрешается относительно dy и распадается на два уравнения: <...> При замене переменных (1.2) производные функции u = u(ξ, η) = = u(ξ(x, y), η(x, y)) по старым переменным x, y, как известно из анализа, 1 Если общее решение обыкновенного дифференциального уравнения первого порядка разрешено относительно произвольной постоянной <...>
Основные_методы_решения_практических_задач_в_курсе_Уравнения_математической_физики.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Факультет математики, механики и компьютерных наук С. Н. Кудряшов Т. Н. Радченко ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ В КУРСЕ «УРАВНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ» Учебное пособие Ростов-на-Дону Издательство Южного федерального университета 2011
Стр.1
УДК 517.95 ББК 22.311 К 88 Печатается по решению редакционно-издательского совета Южного федерального университета Рецензенты: доктор физико-математических наук, профессор Наседкин А. В.; кандидат физико-математических наук, доцент Цибулин В.Г.; кандидат физико-математических наук, доцент Виноградова Г.Ю.; кандидат физико-математических наук, доцент Цвиль М.М. Учебное пособие подготовлено и издано в рамках национального проекта «Образование» по «Программе развития федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования “Южный федеральный университет” на 2007–2010 гг.» Кудряшов, С. Н. К 88 Основные методы решения практических задач в курсе «Уравнения математической физики»: учебное пособие / С. Н. Кудряшов, Т. Н. Радченко ; Южный федеральный университет. — Ростов-на-Дону : Издательство Южного федерального университета, 2011. — 308 с. ISBN 978-5-9275-0879-2 Данное учебное пособие является результатом значительной переработки четырех методических указаний А. Д. Алексеева, Т. Н. Радченко, В. С. Рогожина и Э.Г. Хасабова, опубликованных в УПЛ РГУ в 1992 году. Добавлено много новых задач, приведены подробные решения стандартных задач. Расширена теоретическая часть. Пособие будет полезно при изучении теоретического курса «Уравнения математической физики» студентами факультета математики, механики и компьютерных наук, физического факультета и факультета высоких технологий. ISBN 978-5-9275-0879-2 ⃝ С. Н. Кудряшов, Т. Н. Радченко, 2011 c ⃝ Южный федеральный университет, 2011 c c ⃝ Оформление. Макет. Издательство Южного федерального университета, 2011 УДК 517.95 ББК 22.311
Стр.2
Оглавление Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Глава I. Метод характеристик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 § 1. Приведение к каноническому виду уравнений в частных производных второго порядка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 § 2. Общее решение линейного уравнения второго порядка в частных производных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 § 3. Задача Коши для уравнения в частных производных второго порядка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 § 4. Задачи с данными на характеристиках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Глава II. Уравнения гиперболического типа. Метод Фурье . . 49 § 1. Уравнение колебания струны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 § 2. Уравнение продольных колебаний стержня . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 § 3. Общая схема метода Фурье . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 § 4. Задачи о колебании в среде с сопротивлением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 § 5. Неоднородные задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 5.1. Стационарная неоднородность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.2. Неоднородные задачи со специальными неоднородностями . 72 5.3. Вынужденные колебания физических объектов с неоднородностями общего вида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 § 6. Задача о колебании прямоугольной мембраны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Глава III. Уравнения параболического типа. Метод Фурье . . 104 § 1. Основные уравнения. Однородные начально-краевые задачи . . . 104 § 2. Краевые условия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Стр.3
4 § 3. Теплопроводность шарообразных тел с центральносимметричным распределением температуры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Глава IV. Уравнения эллиптического типа . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 § 1. Краевые задачи для уравнения Лапласа и Пуассона в пространстве и на плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 § 2. Уравнения Лапласа и Пуассона в прямоугольнике . . . . . . . . . . . . . . 132 § 3. Краевые задачи в круговых областях для уравнений Лапласа и Пуассона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Глава V. Метод интегральных преобразований . . . . . . . . . . . . . 160 § 1. Преобразование Фурье и его свойства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 § 2. Задача о теплопроводности бесконечного стержня . . . . . . . . . . . . . . 163 § 3. Синус-, косинус-преобразования Фурье . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 3.1. Косинус-преобразование Фурье . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 3.2. Синус-преобразование Фурье . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 § 4. Преобразование Лапласа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 4.1. Функция-оригинал. Функция-изображение . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 4.2. Основные свойства преобразования Лапласа . . . . . . . . . . . . . . . 171 4.3. Таблица изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 4.4. Определение функции-оригинала по известному изображению . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Глава VI. Задачи, решение которых требует привлечения функций Бесселя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 § 1. Введение в теорию функций Бесселя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 1.1. Радиальные колебания круглой мембраны . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 1.2. Задача о малых колебаниях тяжелой нити . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Ответы к задачам 207 Ответы к задачам главы I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Стр.4
5 Ответы к задачам главы II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Ответы к задачам главы III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Ответы к задачам главы IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Ответы к задачам главы V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 Ответы к задачам главы VI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 Литература 306
Стр.5

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
.