2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


В этом разделе нельзя создавать новые темы.

Если Вы хотите задать новый вопрос, то не дописывайте его в существующую тему, а создайте новую в корневом разделе "Помогите решить/разобраться (М)".

Если Вы зададите новый вопрос в существующей теме, то в случае нарушения оформления или других правил форума Ваше сообщение и все ответы на него могут быть удалены без предупреждения.

Не ищите на этом форуме халяву, правила запрещают участникам публиковать готовые решения стандартных учебных задач. Автор вопроса обязан привести свои попытки решения и указать конкретные затруднения.

Обязательно просмотрите тему Правила данного раздела, иначе Ваша тема может быть удалена или перемещена в Карантин, а Вы так и не узнаете, почему.



Начать новую тему Ответить на тему
 
 Решить задачу Коши для волнового уравнения.
Сообщение25.12.2010, 01:10 
Аватара пользователя


24/12/10
3
Здравствуйте. Не получается решить задачу по урматфиз из сборника Бицадзе.
решить задачу Коши
$e^yu_{xy}-u_{yy}+u_y=xe^{2y}$
$u(x,y)|_{y=0}=sin(x);     u_y(x,y)|_{y=0}=\frac 1 {1+x^2}$

Вот начало моего решения, не знаю как продолжить и вроде ошибка в нахождении общего решения.
Находим замену переменных, через ура-я характеристик:
$d=a^2_{12}-a_{11}a_{22}=(\frac {e^y} 2)^2 > 0 $ - гиперболический тип
Так как $a_{22} \not =  0, $ то $ \frac {dx} {dy} = -\frac {e^y} 2 \mp \frac {e^y} 2  \Rightarrow 
\left\{ \begin{array}{l}
x = - e^y + c,\\
x = c
\end{array} \right.  \Rightarrow  \left\{ \begin{array}{l}
\xi = x,\\
\eta = x+ e^y,
\end{array} \right. $ - новые переменные
Приведем к каноническому ввиду:
Пусть $v(\xi, \eta) = u(t, y)$( вот тут не уверен. или должно = $u(x, t)$ ?  ).
$u_x = v_\xi + x_\eta;  \  u_y = e^yv_\eta; \\ u_{xx} = v_{\xi\xi} + 2v_{\xi\eta} + v_{\eta\eta}; \
u_{yy} = e^{2y}v_{\eta\eta} \\
v_{xy} = e^yv_{\xi\eta}+e^yv_{\eta\eta}$
Подставим производные в уравнение и получаем:
$e^yu_{xy}-u_{yy}+u_y - xe^{2y} = e^{2y}v_{\xi\eta}+e^{2y}v_{\eta\eta}-e^{2y}v_{\eta\eta}+e^yv_\eta- \xi e^{2y} = 0$
После сокращения:
$v_{\xi\eta} + \frac 1 {e^y} v_\eta = \xi$

Дальше как я понимаю нужно полученное уравнение проинтегрировать по $\xi $ и $\eta$ и получим общее решение? я просто не знаю как это сделать( .
Заранее спасибо.

 Профиль  
                  
 
 Re: Решить задачу Коши для волнового уравнения.
Сообщение25.12.2010, 08:04 
Заслуженный участник


09/01/06
800
Если все правильно, то выразите $e^y=\eta-\xi$. Получится
"обыкновенное" уравнение по переменной $\xi$ относительно функции $u_\eta$.

 Профиль  
                  
 
 Re: Решить задачу Коши для волнового уравнения.
Сообщение25.12.2010, 18:42 
Аватара пользователя


24/12/10
3
Правильно ли я получаю общее решение?
Для решения $v_{\xi\eta}+\frac 1 {\eta- \xi}v_\eta = \xi$ проинтегрируем сперва по $\eta:\ v_\xi = \xi\eta - \int {(\frac 1 {\eta - \xi} v_\eta) d\eta} + h(\xi) = \xi \eta + \frac 1 {\eta-\xi} v + h(\xi) $
Проинтегрируем теперь по $\xi $ и вместо константы интегрирования поставим произвольную функцию от $\eta$:
$v(\xi,\eta)= \frac 1 2 \xi^2\eta + \int({\frac 1 {\eta-\xi} v + h(\xi)}) d\xi + f_2(\eta) = \frac 1 2 \xi^2\eta  + f_1(\xi) + f_2(\eta)$ (здесь точно не правильно).
Перейдем к исходным переменным: $u(x,t) = \frac 1 2 x^2(x+e^y) + f_1(x)+ f_2(x+e^y)$ - общее решение.

Помогите , пожалуйста, найти ошибку в нахождении общего решения.
Может нужно в этой задаче использовать формулу Даламбера?

Окончательный ответ при подстановке нач. условий должен получится таким :
$u(x,y) =\frac 1 2  x^2 ( e^y-1) 
+sinx+ \frac {x^3-(x-e^y-1)^3} 6 -arctg(x+e^y-1) - arctgx
$

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 3 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group