数学物理方程篇·第二章 / 2.8
非齐次边界怎样化成齐次边界
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36 提升函数不唯一,但新方程和新初值必须一起改
对,、,选
则两端为零,但
线性提升有。热问题相应为、。
不是把边界的非零函数删掉,而是用已知把它承担起来。 若是非零导数或Robin条件,也应选能满足这些边界算子的,不能机械套上面的线性插值。
图 P2-16 已知提升承担非零边界,余项改为齐次边界绿色函数右端非零;橙色直线承担相同端点值;蓝色差函数在两端都为零。
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37 右端正弦驱动:最通用的提升始终能用
原书例3:固定左端,右端,弦初始静止,内部无外力。取,于是
之后用上节受迫模态公式即可。这个提升对共振频率也能构造;难点在后续时间方程,不在提升本身。
原题的右端驱动导数为,却给弦初速度零,所以角点不满足一阶相容条件。教材仍作内部级数构造;讲义据此明确:不能宣称在闭时空区域处处光滑满足所有导数条件。
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38 特别选一个满足方程的提升,可以少算一层受迫项
若,可取
它同时满足波动方程和两端给定位移。于是满足齐次波动方程、齐次边界,初位移零、初速度。直接投影后
总解为。当是整数倍时,这种“纯周期提升”不存在,不能继续使用;回到上一种线性提升及受迫模态法,便能处理共振。某个便捷特解不存在,不等于原初边值问题无解。
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39 非零热边界的完整例子:长期值来自稳态
设,、,初温。取,满足稳态和边界;故
若初温处处零,且,则,所以。趋于线性温度,不是零;初时边界角点有突变,需按内部初值理解。