特征線(xiàn)方法解一維波動(dòng)方程探析_
論文摘要:由一維波動(dòng)方程得到兩組特征線(xiàn),依次沿著兩組特征線(xiàn)推導(dǎo),可以得出一維非齊次波動(dòng)方程始值問(wèn)題的解。這樣在教材方法之外,可以完全用特征線(xiàn)方法推導(dǎo)出一維非齊次波動(dòng)方程始值問(wèn)題的解。
論文關(guān)鍵詞:一維非齊次波動(dòng)方程,始值問(wèn)題,特征方程,特征線(xiàn)
對(duì)于一維非齊次波動(dòng)方程
通過(guò)文獻(xiàn)[1]的疊加原理、
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2564-204412.gif)
公式及齊次化原理,其解可表示為
本文通過(guò)完全的特征線(xiàn)方法推出方程(1)的解(2)。將方程(1)的第一式表示為
令
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2565-204412.gif)
(4)
由(3)有
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2566-204413.gif)
(5)
由(1)中始值條件,有
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2567-204413.gif)
方程(5)的特征方程
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2568-204413.gif)
確定方程(5)的特征線(xiàn)
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2569-204413.gif)
其中
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2570-204413.gif)
0是任意常數(shù),
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2571-204413.gif)
取不同值得到不同的特征線(xiàn)。沿著特征線(xiàn)
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2572-204413.gif)
并由(5)有
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2573-204413.gif)
,從而
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2574-204413.gif)
這樣,沿著特征線(xiàn)
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2572-204413.gif)
有
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2575-204413.gif)
方程(4)的特征方程
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2576-204413.gif)
確定方程(4)的特征線(xiàn)
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2577-204413.gif)
其中
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2578-204413.gif)
是任意常數(shù),
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2578-204413.gif)
取不同值得到不同的特征線(xiàn)。沿著特征線(xiàn)
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2579-204413.gif)
并由(4)有
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2580-204413.gif)
,(7)
由(6)和(7)兩式可見(jiàn),沿著特征線(xiàn)
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2581-204413.gif)
由始值條件
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2582-204413.gif)
,有
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2583-204413.gif)
(9)
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2584-204413.gif)
交換積分次序,有
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2585-204413.gif)
取代換
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2586-204413.gif)
,則上式等于
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2587-204413.gif)
0由(8)~(11),可得到
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2588-204413.gif)
將其中的
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2589-204413.gif)
寫(xiě)為
![](/images-w/news_dt/2016-04/20160407-2590-204413.gif)
,即得到(2)。
參考文獻(xiàn)
1 谷超豪,李大潛,陳恕行,鄭宋穆,譚永基.數(shù)學(xué)物理方程.北京:高等教育出版社,2002,6—15.
關(guān)鍵字:其它,北京