数学物理方程(王明新等,清华大学出版社) 课后习题答案

时间:2025-07-06

数学物理方程(王明新等,清华大学出版社)学习指导与课后题目解答

,2005

)

.

.

,

,

,

(

.

数学物理方程(王明新等,清华大学出版社)学习指导与课后题目解答

111141416§1.1§1.2

..............................................................................................

§2.1§2.2

..............................................................................................

§3.1...............................................§3.2

...............................................

§4.1...............................................§4.2

...............................................

§5.1...............................................§5.2...............................................

§5.3

...........................................

2

46465063

636470

707285

数学物理方程(王明新等,清华大学出版社)学习指导与课后题目解答

§1.1

,

Fu-

bini

,

:

1.1

Rn,f

,

f(x)dx=0,

f≡0.

1.2 Rn,f

v∈C0∞

( ),

f(x)v(x)dx=0,

f≡0.

1.3(Stokes

)

Rm

,

C1

m

div vdx=

v· ndS,

n

,dS

m=1,2,3

,

,Green

§1.2

1.1

l

,

(x=0)

,

.

ρ(x),

f0(x,t).

1.1

u

(

1.1)

[a,b],

[t1,t2]

1

v,

(1.1)

,

T(x),

u

[t1,t2],

[a,b]×

(1.1)

数学物理方程(王明新等,清华大学出版社)学习指导与课后题目解答

t=t2

t=t1

=

[a,b]×[t1,t2]

+

bρut|t=t2dx

b

ρut|t=t1dx=

t2 b

f0dxdt+

t2

[T(b)sinαb T(a)sinαa]dt.a

a

t1

a

t1

sinα=

ux

αuab=

x

1+u2x x=a

≈ux|x=a,sin1+u2x

x=b

≈ux|x=b,

b

t2

ρ(x)uttdtdx=

x,t2) ut(x,t1)]dx

a

t1

b

ρ(x)[ut(t2=

a

f0dxdt+

t2

[T(b)ux(b,t) T(a)ux(a,t)]dt=

t12 b

a

t1

bta

t1

t2f0dxdt+

b(T(x)ux)xdxdt.

t1

a

Fubini

a,b,t1,t2

ρ(x)utt=(T(x)ux)x+f0(x,t).

,

ρ(x)=ρ

,

T(x)=(l x)ρg,

f0(x,t)=0.

:

utt=g[(l x)ux]x.

1.2

,

,

ρ(x)=ρ0(

),T(x)=T0(

),f0(x,t)= γut,

,

.

(1.2)

ρ0utt=(T0ux)x γut.

a

(

(1.2)

(1.2)

γ>0

数学物理方程(王明新等,清华大学出版社)学习指导与课后题目解答

.

,

ρ(x).

,

S(x).

T(x)=ES(x)ux,

E.

.

u

f0(x,t).

[a,b]×[t1,t2]

ba

P=:

ρ(x)S(x)[ut(x,t2) ut(x,t1)]dx=u

I1

b

ρ(x)S(x)I2,

a

t2t1

uttdtdx.

u

I1+I2= P,

:

1.4

(

1.3

t2

I1=(x)ux|x=b ES(x)ux|x=a)dt=

(ESt1

t2 b

(ES(x)ux)xdxdt,I t1a

t22=

f0(x,t)dxdt.

1

bta

a,b,t1,t2

,

ρ(x)S(x)utt=(ES(x)ux)x+f0(x,t).,

ρ(x)=ρ(

),S(x)=S0(

).

ρutt=(Eux)x+f(x,t).

1.3),

h,

ρ

E

1

x

2

h

utt.

1.3

,

ρ(x)=ρ(

),

f0(x,t)=0.

:

S(x)=S0

1

x

h

2

ux

=ρ1

x

x(1.3)

E.

(1.3)

,

数学物理方程(王明新等,清华大学出版社)学习指导与课后题目解答

D,

[t1,t2],

D

D.

D

dS,dS

TdS n,

u

TdS n· u=T u· ndS.

t2T u· ndSdt=

t1

D

t2t1

D

·(T u)dxdydt.

f1,

t2dt.

t1

f1dxdyD

2

ρutt2dxdy

ρutdtdxdy.D

|

D

|t1dxdy=

tρuttD

t1

t2t1

t2ρuttdxdydt=

D

t1

D

·(T u)dxdydt+

t2

f1dxdydt,

t1D

D,t1,t2

ρutt= ·(T u)+f1,

utt=a2 u+f.

u(x,y,0)= (x,y),ut(x,y,0)=ψ(x,y),(x,y)∈ .

(1)u(x,y,t)=g(x,y,t),(x,y)∈ ,t≥0,(2)

u

n

=0,(x,y)∈ ,t≥0.1.6

,

(1)

(2)

(3)

,

E,

ρ,

S.

[a,b],

[t1,t2].

(b,t),

ESux(a,t)

ESuxESux(b,t) ESux(a,t),

t2

t2[ESux(b,t) ESux(a,t)]dt=(ESux)xdxdt.

t1

t1

b

a

bt1

t2

b

ρSutt1dx

ρSut,

a

|a

|t2dx.

t2b

b

t2

(ESux)xdxdt=

ρSutρSuttdtdx.

t1

a

a

|t2dx

b

ρSuta

|t1dx=

ba

t1

a,b,t1,t2

ρSutt=(ESux)x.

:

a,b

数学物理方程(王明新等,清华大学出版社)学习指导与课后题目解答

(1)u(0,t)=u(l,t)=0;(2)ux(0,t)=ux(l,t)=0;

(3)(αu βux)|x=0=(αu+βux)|x=l=0.1.7

r,

ρ

,

,

.

c,

k,

u0

,

k1.

u

[a,b]

V.

V

[t1,t2]

.

,[t1,t2]

V

[t1,t2]

V

V

.

[t1,t2]

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