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银虫 (正式写手)

[求助] 求助二阶偏微分方程求解 已有2人参与

万能的虫虫们,求助这道题咋求解,本人非数学专业,望能解释的稍微详细一些,谢谢!

求助二阶偏微分方程求解
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银虫 (正式写手)

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3楼: Originally posted by peterflyer at 2015-03-30 06:50:16
目前本人觉得可用分离变量法和拉氏变换法求解。不过用分离变量法求解前须先用一个代换F=U-x^3/3,如此就可将非齐次方程变为其次方程,方便求解。而拉氏变换法最后涉及到复杂式子的反变换问题,若查不到直接可用的公 ...

谢谢!利用你所说的代换后,能换到两边分别对t和对x的齐次偏微分方程,接下来应该怎么做?是要进行拉氏变换吗?分离变量不是很懂,数学好几年没学了,刚刚接触拉氏变换,基本属于只了解一丁点皮毛,能麻烦你再解释一下吗?十分感激!
4楼2015-03-30 09:11:23
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银虫 (正式写手)

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5楼: Originally posted by peterflyer at 2015-03-30 09:57:32
用拉氏变换法求解:设U为T关于时间t的拉氏变换,对原定解问题全部进行拉式变换后得到:
s*U-(x-x^2)=d^2U/dx^2+2*x/s
即:d^2U/dx^2-s*U=x^2-(1+2/s)*x                      (1)
故:U(x,s)=A*e^+B*e^-1/s*x^2+ ...

多谢!十分感谢你这么耐心的写下来具体过程,我用你所说的F=U-x^3/3变换,变成左右两边齐次的,然后使用拉氏变换得到了和你一样的表达式。这里还想请教下,你从(2)到(3)求特解的时候,用的是什么方法?是积分算子求特解吗?我刚用的积分算子,不知道你有什么更有效的方法没?
8楼2015-03-30 11:17:23
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银虫 (正式写手)

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6楼: Originally posted by Mr__Right at 2015-03-30 10:17:12
方程的边界和初值条件不能随便写;
比如,对于原方程加上初值条件(不加边值条件时)
T(x,t)=(x-1) (2 t-x)
是其解,但是无法满足边值条件

不是很明白你的意思,题目给出的条件就是这样~~~
9楼2015-03-30 11:18:20
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银虫 (正式写手)

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10楼: Originally posted by peterflyer at 2015-03-30 11:21:43
若使用分离变量法求解:
先令T(x,t)=F(x,t)-1/3*x^3+1/3*L^2*x
代入原方程得到:
PF(x,t)/Pt=P^2F(x,t)/Px^2
F(0,t)=0 ,F(L,t)=0;
F(x,0)=1/3*x^3-x^2+(1-L^2/3)*x
令F(x,t)=X(x)*T(t) ,代入方程中得到:
X( ...

太厉害了!我仔细琢磨了半天,勉强看懂了前面那部分,傅里叶正弦函数展开那里就不懂了,哎哎,高手啊,差距巨大啊。
11楼2015-03-30 11:46:34
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银虫 (正式写手)

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12楼: Originally posted by peterflyer at 2015-03-30 12:01:13
再翻一下书,有什么不懂的大家可以互相讨论。...

多谢!用拉氏换算求A和B,之后的式子有点复杂,查表查不到,我再核对一下,看能不能算出来,不懂再来请教你,以前都没接触过这些数学知识,工科要用到这些东西只能狂补了。
13楼2015-03-30 12:37:46
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