解一个偏微分方程

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/15 17:32:59
假设方程的形式为u(x,t)=X(x)T(t).假设D>0,a>0,L>0
题目见图片
高分奖励

在学数理方法的吧,呵呵

用分离变量法:U = X(x) * T(t)
原方程化为: XT' - DX''T - aXT = 0
同除以XT
T'/T - DX''/X - a = 0
移项:
T'/T - a = DX''/X = m

DX''/X = k
X(0) = X(L) = 0
本征条件:
m = n^2*π^2 / L^2
X(x) = Csin(nπx/L)

T'/T = a + m = a + n^2*π^2 / L^2
T = exp(-(a + n^2*π^2 / L^2)t)

U = ∑XT = ∑Csin(nπx/L)*exp(-(a + n^2*π^2 / L^2)t)
代入初始条件
U(x,0) = ∑C(n)sin(nπx/L) = cos(π*x/L) + cos(2π*x/L)

所以C1 = C2 = 1
U = sin(πx/L)*exp(-(a + π^2 / L^2)t) + sin(2πx/L)*exp(-(a + 4*π^2 / L^2)t)

傅立叶变换啦