时间:2023-08-28 16:49:38来源:
分离变量法是将一个偏微分方程分解为两个或多个只含一个变量的常微分方程。
将方程中含有各个变量的项分离开来,从而将原方程拆分成多个更简单的只含一个自变量的常微分方程。
运用线性叠加原理,将非齐次方程拆分成多个齐次的或易于求解的方程
C₁、C₂为待定常数,分离变量再积分步骤如下:
dy/dx=C₁y
所以dy/y=C₁dx
两边积分为:
lny=C₁x+C₂,y=C₂eᶜ¹ˣ。
分离变量法是将一个偏微分方程分解为两个或多个只含一个变量的常微分方程。
将方程中含有各个变量的项分离开来,从而将原方程拆分成多个更简单的只含一个自变量的常微分方程。
运用线性叠加原理,将非齐次方程拆分成多个齐次的或易于求解的方程。
扩展资料:
分离变量法的作用及用途:
1、分离变量法是一种解析常微分方程或偏微分方程的方法。
使用这方法,可以借代数来将方程式重新编排,让方程式的一部分只含有一个变量,而剩余部分则跟此变量无关。
这样,隔离出的两个部分的值,都分别等于常数,而两个部分的值的代数和等于零。
2、利用高数知识、级数求解知识,以及其他巧妙的方法,求出各个方程的通解。
最后将这些通解“组装起来”。
分离变量法是求解波动方程初边值问题的一种常用方法。
一阶微分方程中既有变量X,Y的函数,又有他们的微分dx,dy,能把变量x以及他的一元函数和他的微分dx放到方程的一端,将能把变量y以及他的一元函数和他的微分dy放到方程的一端,这样的微分方程就叫可分离变量方程。
两端分别积分得到微分方程的解的解法就叫分离变量法。
分离变量法是将一个偏微分方程分解为两个或多个只含一个变量的常微分方程。
将方程中含有各个变量的项分离开来,从而将原方程拆分成多个更简单的只含一个自变量的常微分方程。
运用线性叠加原理,将非齐次方程拆分成多个齐次的或易于求解的方程。
这是一维热传导方程的初边值问题,可以用分离变量法求解
令t(x,τ)=X(x)*T(τ),代入方程,得:
X*T'=aT*X''
令-r=T'/aT=X''/X
则T'+raT=0,X''+rX=0,且X'(0)=0,-λX'(δ)=h[X(δ)-X(∞)]
当r<=0时,X(x)=C1*e^[√(-r)x]+C2*e^[-√(-r)x]
X'=√(-r)C1*e^[√(-r)x]-√(-r)C2*e^[-√(-r)x]
X'(0)=√(-r)C1-√(-r)C2=0,得:
C1=C2
即X(x)=C*e^[√(-r)x]+C*e^[-√(-r)x]
X'=√(-r)C*e^[√(-r)x]-√(-r)C*e^[-√(-r)x]
-λ√(-r)C*{e^[√(-r)δ]-e^[-√(-r)δ]}=hC*{e^[√(-r)δ]-e^[-√(-r)δ]-∞}
等式左边为有界量,右边{e^[√(-r)δ]-e^[-√(-r)δ]-∞}为无穷量,所以C=0
所以X(x)=0
当r>0时,X(x)=C1*cos(√r*x)+C2*sin(√r*x)
X'=-C1*√r*sin(√r*x)+C2*√r*cos(√r*x)
X'(0)=C2*√r=0,得:
C2=0
即X(x)=C*cos(√r*x)
X'=-C*√r*sin(√r*x)
λC*√r*sin(√r*δ)=hC*[cos(√r*δ)-cos(√r*∞)]
等式左边为定值,右边[cos(√r*δ)-cos(√r*∞)]为不定值,所以C=0
所以X(x)=0
综上所述,X(x)=0,即t(x,τ)=X(x)*T(τ)=0
加法法则:加法法则是指两个函数相加的结果等于它们各自的函数值相加。
例如,如果f(x)和g(x)是两个函数,那么它们的和可以表示为f(x)+g(x)。
在微积分中,我们通常使用加法法则来计算两个函数的导数之和。
减法法则:减法法则是指两个函数相减的结果等于它们各自的函数值相减。
例如,如果f(x)和g(x)是两个函数,那么它们的差可以表示为f(x)-g(x)。
在微积分中,我们通常使用减法法则来计算两个函数的导数之差。