−∆u = (π 2 − 1)e x sin(πy),
时间: 2024-05-18 07:12:38 浏览: 186
这是一个偏微分方程,可以使用分离变量法求解。先假设解为 u(x,y) = X(x)Y(y),代入方程中得到:
-X''(x)Y(y) - X(x)Y''(y) = (π^2 - 1)e^xsin(πy)
将左边等式两边同时除以 X(x)Y(y) 得到:
-(1/X(x))X''(x) = (1/Y(y))Y''(y) + (π^2 - 1)e^xsin(πy)/X(x)Y(y)
由于左边只与 x 有关,右边只与 y 有关,所以两边必须等于一个常数 λ,即:
-(1/X(x))X''(x) = λ (1)
(1/Y(y))Y''(y) + (π^2 - 1)e^xsin(πy)/X(x)Y(y) = λ (2)
对于式 (1),解得 X(x) = c1e^(-sqrt(λ)x) + c2e^(sqrt(λ)x),其中 c1,c2 为常数。
对于式 (2),根据题目中的右边函数,我们猜测 λ = π^2,代入式中得到:
Y''(y) + πe^xsin(πy)/Y(y) = 0
这是一个常系数齐次线性微分方程,可以使用特征方程法求解。设解为 Y(y) = A sin(πy) + B cos(πy),代入方程中得到:
-πe^xsin(πy)A sin(πy) + πe^xsin(πy)B cos(πy) = 0
化简得到 B = 0,A 可以任意取值。
综上所述,原方程的通解为:
u(x,y) = (c1e^(-sqrt(π^2)x) + c2e^(sqrt(π^2)x))(A sin(πy)) = (c1e^(-πx) + c2e^(πx))Asin(πy),其中 c1,c2,A 为常数。
阅读全文