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数理方法4

第二篇 数学物理方程 介绍物理学中常见的三类偏微分方程及 有关的定解问题和常用解法。 三类偏微分方程: 1 1 ( )波动方程(双曲型偏微分方程) 11 描述波动过程(机械波、电磁波) 2 2 (22)输运方程(抛物型偏微分方程) 描述输运过程(热传导、扩散) 3 3 (33)平衡方程(椭圆型偏微分方程) 描述平衡状态(静电场、热平衡状态) 第七章 数学物理定解问题 —— —— 定解问题————在给定的定解条件下求解数 学物理方程。包括三个基本过程: 1 1 ( )导出数学物理方程,将研究的具体物理 11 问题转化为数学问题; 2 2 ( )根据具体问题确定方程的初始条件和边 22 界条件; 3 3 ( )在确定的初始条件和边界条件下解方程。 33 泛定方程 定解条件(边界条件、初始条件) 7·1 §7·1 数学物理方程的导出 77··11 导出三类典型的数学物理方程 一、波动方程(双曲型二阶线性偏微分方程) 2 2 2 2 2 2 2 2 22 22 22 22 ∂ u ∂ ∂ ∂ ∂ u ∂ ∂ ∂ ∂∂ uu 2 ∂∂ ∂∂ ∂∂ 2 −a22 + + u= f t x y z −a + + u= f t x y z −−aa( ++ ++ )uu== ff(tt;xx,yy,zz) 2 2 2 2 2 2 2 2 ∂t22 ∂x22 ∂y22 ∂z22 ∂t ∂x ∂y ∂z ∂∂tt ∂∂xx ∂∂yy ∂∂zz 2 2 22 u −a ∆u = f u −a ∆u = f uu −−aa ∆∆uu == ff tt tt

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