数学物理方程篇·第五章 / 5.1
先理解点源再认识δ
教材§5.1,第325—328页
01 整章地图:源、核、积分各做一件事
先想一个最朴素的问题:如果知道一滴墨水在水中怎样散开,能不能预测一整条墨线怎样散开?在线性模型中,可以。把墨线切成许多小段,每段近似一个点源,把它们的影响加起来;小段无限细,就得到积分。
数学上,把观察点写作
这里不是把
有边界时K通常依赖x和ξ两点;全空间常系数情形才常简写成x−ξ。
做到什么程度: 看到积分要能指出谁是观察点、谁是积分变量、谁是已知数据、谁是核。暂时不用背任何三维积分公式。
02 为什么“零点以外为零”还不够定义δ
普通函数如果只在一个点非零,通常积分仍是零。单位点质量却要求总质量是1。因此,不能把“
这是抽样性质:把
用宽度
它的面积始终为1;当
让ε趋零,积分对连续测试函数取出f(0),不是逐点得到一个无限高的普通函数。
必须避免: 把δ的“高度”代入常规四则运算、计算
03 点质量、点热量、瞬时冲量怎么写
总质量
所以
δ前的系数不能只凭“单位点源”四个字猜。先写守恒量,再确定系数。教材把某些热量取为
力在
做题用途: 把题目中的“集中在一点”“瞬时作用”“总量为某数”翻译成正确的初值或源项。空间δ与时间δ的积分变量不同,不要混用。
04 抽样前先检查根在哪里
因为源点2在积分区间内部。若改成
不要漏掉积分测度的单位:
练习1 用总热量确定δ前的系数
均匀无限杆的
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由
练习2 δ是否真的等于一个无限高的函数
矩形近似的宽度减为原来的一半,高度和面积怎样变?这是否给出了δ在0点的普通函数值?
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高度变为两倍,面积仍为1。它给出的是对测试函数积分的极限,不能给出一个普通实数或“无限实数”作为δ的点值。记住面积和抽样作用即可。