本章介绍最典型的双曲型方程——波动方程,它在研究波的传播及弹性体振动时常会遇到。在1中导出了一维波动方程(弦振动方程)和定解条件(初始条件、边界条件),引进了定解问题适定性的概念。2中利用达朗贝尔解法,导出了弦振动方程柯西问题解的表达式(达朗贝尔公式),而对于非齐次方程则运用齐次化原理得到了解的表达式。在3中用分离变量法讨论了弦振动方程的初边值问题。在这两节中也利用解的表达式对弦振动方程解的一些重要性质及相应的物理意义作了说明。4中首先用球平均函数法导出了三维波动方程柯西问题解的表达式(泊松公式),然后用降维法导出了二维波动方程相应的解的表达式。5中进一步讨论由波动方程的解所反映的波的传播与衰减等性质,从中可以看到,不同维数的波动动方程的解的性质是有着很大区别的。6中采用能量积分的方法讨论了波动方程柯西问题及初边值问题解的唯一性及稳定性,这个方法是从能量守恒原理出发而得到的。
给定一根两端固定的拉紧的均匀柔软的弦,其长为l,在外力作用下在平衡位置附近作微小的横振动,求弦上各点的运动规律。
将实际问题归结为数学模型时,必须作一些理想化的假设,以便抓住问题的最本质的特征。
展开