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--power

金虫 (小有名气)

[求助] 求函数u(x,y) 已有1人参与

如题:
已知有连续二阶偏导数,且满足
麻烦各位高手帮忙解答一下,谢谢了!
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer


补充:为更容易楼主理解,再将求解过程进行一下说明:得到的二阶常微分方程中,先令V=du/dξ, 则二阶方程转换为一阶线性方程,套用求解公式得到du/dξ,然后继续对ξ进行积分得到u(ξ)。再将ξ=sqrt(x^2+y^2)代入并化简后即得最后的解的形式。经验算可知,求解结果是正确的。
9楼2015-11-06 17:29:40
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Edstrayer

版主 (著名写手)

方寸斗室小天地正气迷漫大世界

做变换


求二阶偏导后代入原方程就得到:


这是二阶变系数线性非齐次常微分方程,楼主自己解一下吧。
青葱岁月圣诞夜,浪漫歌舞迎新年。
2楼2015-11-06 11:38:04
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Edstrayer

版主 (著名写手)

方寸斗室小天地正气迷漫大世界

用常数变异法解方程:


得到其通解为:

青葱岁月圣诞夜,浪漫歌舞迎新年。
3楼2015-11-06 11:48:38
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer


【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
--power: 金币+10, ★★★很有帮助 2015-11-06 15:40:37
令ξ=sqrt(x^2+y^2)
已知u(x,y)=u[sqrt(x^2+y^2)]=u(ξ)
利用复何求偏导法则,得到:
P^2u/Px^2=1/ξ*du/dξ+[1/ξ*d^2u/dξ^2-1/ξ^2*du/dξ]*x^2/ξ
P^2u/Py^2=1/ξ*du/dξ+[1/ξ*d^2u/dξ^2-1/ξ^2*du/dξ]*y^2/ξ
代入原方程中得到:
2/ξ*du/dξ+[1/ξ*d^2u/dξ^2-1/ξ^2*du/dξ]*[x^2+y^2]/ξ=x^2+y^2
即:
2/ξ*du/dξ+[1/ξ*d^2u/dξ^2-1/ξ^2*du/dξ*ξ^2/ξ=ξ^2
d^2u/dξ^2+1/ξ*du/dξ=ξ^2
故:du/dξ=2*C/ξ + 1/4*ξ^3
u(ξ)=2*C*Lnξ+1/16*ξ^4+D
即u(x,y)=C*Ln[x^2+y^2]+1/16*[x^2+y^2]^2+D
经验算,所求的函数确实是方程的解。
4楼2015-11-06 15:23:36
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