2.9 泊松方程与圆环完整例题|数学物理方法

数学物理方法 · 2.9 泊松方程与圆环完整例题
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数学物理方程篇·第二章 / 2.9

泊松方程与圆环完整例题

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40 先消去源,再解拉普拉斯边值问题

设、边界算子。先找任意特解使,再令,则

多项式源常可待定系数:在二维可取;可取,因为。

特解不唯一,差一个调和函数仍可;只要新边界正确,总解相同。对于非零法向导数,是导数,不能误写成本身。

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41 原书圆环例题:边界变换的每一步都写出来

原题为,

外圆外法向是,所以此处。取、,得

边界只含常数和二阶余弦,因此无需写所有角频率。设

零阶给、,所以。二阶给

图 P2-17 圆环:内圆给函数值,外圆给径向导数
Δu=12(x²-y²),先减去v=r⁴cos2θab外法向 +r内圆:u=1外圆:uᵣ=0余项w=u-vw(a,θ)=1-a⁴cos2θ;wᵣ(b,θ)=-4b³cos2θ内圆此题给值,不需要换法向符号;外圆导数必须减去vᵣ。

圆环内原点被挖去,余项可含r²与r⁻²;边界只含常数和cos2θ,无需保留全部角频率。

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42 解出两个系数,并用边界反查

解上一组方程,记,有

故

验算三件事:①调和,源只来自;②括号在为零;③径向导数在为零。三个检查比重新读整段推导更能发现符号错误。

本题把原书2.2的圆环通解与2.4的齐次化接到一起。第一轮必须理解“特解改了边界”;两个系数的繁琐代数可按联立方程现场算,不必背最终分式。

来源、编排与掌握要求

依据用户提供的严镇军《数学物理方法》扫描本数学物理方程篇·第二章整理;正文印刷页237—268上部,章末习题268—271。扫描PDF文件页序等于印刷页码加6。按原书节序覆盖各主题,以重新讲解、推导主线和例题说明组织,未逐字复制原文。自编检查题与原书习题分开编号,原书题号可在本章习题路线中查找;本文件不声称是全部原书习题的逐题答案册。

第一轮优先掌握能独立做题所需的概念、步骤和适用条件;背景、证明及拓展均说明用途和暂缓深究的边界。数学物理方程篇·第二章含28道自编检查题及完整解析。公式与SVG内嵌,可离线阅读;屏幕答案默认折叠,打印时自动展开。整理日期:2026年10月22日。