Приведение к каноническому виду уравнений гиперболического типа
Поскольку для уравнений гиперболического типа , то уравнения (5.2 а) и (5.2 б) различны.
Тогда (см. выражения после уравнения (4.2)):
, , .
Делим (4.2) на , получаем канонический вид уравнения гиперболического типа:
.
Проверим, что наша замена невырожденная, то есть .
Рассмотрим - общий интеграл уравнения (5.2 а).
Дифференцируем его:
,
.
Рассмотрим - общий интеграл уравнения (5.2 б).
Дифференцируем его:
,
.
В результате имеем:
; .
Стало быть, замена невырожденная.
Лекция 2 ПРИВЕДЕНИЕ К КАНОНИЧЕСКОМУ ВИДУ УРАВНЕНИЙ
ПАРАБОЛИЧЕСКОГО И ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО ТИПОВ
Поскольку для уравнений параболического типа , то уравнения (5.2 а) и (5.2 б) одинаковые и имеют вид:
.
Пусть - общий интеграл этого уравнения.
Можно доказать, что в качестве функции допустимо брать либо x, либо y.
Тогда (см. выражения после уравнения (4.2)):
, , .
Докажем от противного, что . Учтём, что , а значит и
.
При этом конечно .
Пусть (с учётом определения )
=
= = .
Откуда:
,
. (*)
Учтём теперь, что - общий интеграл уравнения (5.2 а), которое теперь имеет вид:
,
.
Тогда:
. (**)
Сравнивая (*) и (**), находим:
,
то есть получили противоречие . Следовательно .
Делим (4.2) на , получаем канонический вид уравнения параболического типа:
|
|
.
Поскольку для уравнений эллиптического типа , то (5.2 а) и (5.2 б) соответственно имеют вид:
, .
Запишем - и - общие интегралы уравнений (5.2 а) и (5.2 б):
,
,
и сделаем в (2.1) замену переменных:
Так как , то , .
Делим (4.2) на . Получаем канонический вид уравнения эллиптического типа в комплексной области С2:
,
,
.
Пересчитаем смешанную производную в действительных переменных и :
; .
В итоге получаем канонический вид уравнения эллиптического типа в действительной области R2:
.
Практические занятия
Рассмотрим примеры решения задач по теме лекций
Пример 1. Привести уравнение
к каноническому виду.
Решение:
В данном случае
, , .
, - гиперболический тип.
Составим уравнения характеристик:
,
,
,
, ,
, ,
, , , ;
;
;
=
= ;
=
= ;
.
Подставив найденные выражения в исходное дифференциальное уравнение, получаем:
,
,
.
Пример 2. Привести уравнение
|
|
к каноническому виду.
Решение:
В данном случае
, , .
- параболический тип.
Составим уравнения характеристик:
,
,
, .
Сделаем замену переменных: , (произвольнаяфункция).
, , , ;
; ;
= ; = ; .
Подставив найденные выражения в исходное дифференциальное уравнение, получаем:
,
.
Пример 3. Привести уравнение
к каноническому виду.
Решение:
В данном случае
А= xy 2, В= - x2 y, С=x3.
, - параболический тип.
Составим уравнения характеристик:
, ,
,
,
,
.
Сделаем замену переменных: , (произвольная функция).
, , , ; , ,
,
= ,
= ,
= .
Подставив найденные выражения в исходное дифференциальное уравнение, получаем:
,
,
.
Пример 4. Привести уравнение
к каноническому виду.
Решение:
В данном случае
, , .
, - эллиптический тип.
Составим уравнения характеристик:
,
,
.
Сделаем замену переменных: , .
, , , ,
, .
Подставив найденные выражения в исходное дифференциальное уравнение, получаем:
.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 186; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!