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書記が数学やるだけ#671 スツルム=リウヴィル問題,固有関数展開法

    少し複雑な問題について,いくつかテクニックを示す。


    問題

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    説明

    スツルム=リウヴィル問題について,以前に常微分方程式で示したことがある:



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    解答

    (1)はスツルム=リウヴィル問題であり,片方の端を水に漬けたときの状態に相当する。変数分離を行い,係数μの条件を絞ることで解の形が求められる。

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    ここで固有関数を置くことで最終的に解が決まる。

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    次に側面から熱が出入りする場合について。ここでは未定乗数法を用いて解いている。

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    3つ目は固有関数展開法を紹介する。解を分割して,その中でそれぞれの解の形を決定していく。

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    結果として過渡状態と定常状態の和で示すことができる。

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    本記事のもくじはこちら:


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