6 votos

Ecuación diferencial parcial difícil

Problema $$ \Omega\frac{\partial}{\partial t}A(y,t) +6\Lambda\Omega\left(y^2-y\right) \sin(t) = \frac{\partial^2}{\partial y^2}A(y,t) $ $ Condiciones de contorno $$ \frac{\partial}{\partial y}A(t,0) = \frac{\partial}{\partial y}A(t,1) = 0 $ $ Solución $$ A(y,t) =6\Lambda \cdot \operatorname{Im}\, \left\{ \left[\frac{i\sinh(\alpha y)}{\alpha}-\frac{i\big(1-\cosh(\alpha)\big)\cosh(\alpha y)}{\alpha\sinh(\alpha)}+i{y}^{2}-iy+2\Omega^{-1}\right]e^{it} \right\}$ $ donde$$\alpha=\frac{1}{2}(1+i)\sqrt{2\Omega}$ $

pero no sé cómo obtener la solución. Maple no mostró nada. por favor ayuda. enter image description here

1voto

Dylan Puntos 2446

La ecuación es la parte imaginaria de $$ \Omega\frac{\partial Z}{\partial t} + 6\lambda\Omega (y^2-y)e^{it} = \frac{\partial^2Z}{\partial y^2} $$

donde $$ Z(y,t) = Y(y)e^{it} $$

Entonces el problema se reduce a la educación a distancia

$$ Y'' - i\Omega Y = 6\lambda\Omega(y^2-y) $$

Este es lineal y no-homogéneo, por lo que podemos aplicar el método de coeficientes indeterminados. Deje $Y = Y_h + Y_p$, homogénea y en particular, soluciones, respectivamente.

Para $Y_h$, el polinomio característico tiene raíces $r = \pm \sqrt{i\Omega} = \pm\sqrt{\frac\Omega2}(1+i) = \pm \alpha$, por lo tanto

$$ Y_h = E\cosh (\alpha y) + F\sinh(\alpha y) $$

Para $Y_p$, tomamos el ansatz $Y_p = By^2 + Cy + D$. Después de la sustitución de $$ 2B - i\Omega(By^2+Cy+D) = 6\lambda\Omega(y^2-y) $$ Igualando los coeficientes de da $B = -C = 6\lambda i$, $D = 12\lambda\Omega^{-1}$. Por lo tanto su solución general tiene la forma

$$ Y(y) = 6\lambda \left[c_1\cosh(\alpha y) + c_2\sinh(\alpha y) + iy^2 - iy + \frac2\Omega \right] $$

Ahora usted puede utilizar el BC $Y'(0) = Y'(1) = 0$ a determinar el resto de las constantes que se dan en la solución de la

$$ c_1 = -\frac{i(1-\cosh\alpha)}{\alpha\sinh\alpha}, \quad c_2 = \frac{i}{\alpha} $$

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X