2.5. Пример решения уравнения теплопроводности с неоднородными краевыми условиями.
Дан тонкий однородный стержень 0<x<l, боковая поверхность которого теплоизолирована. Найти распределение температуры U(x,t) в стержне, если концы поддерживаются при постоянных температурах U(0,t)=U1, U(l,t)=U2, а начальная температура равна U(x,0)=U0=const.
Решение.
-
уравнение теплопроводности.
Пусть U(x,t)=V(x,t)+W(x,t),
где W=ax+b. Используя граничные условия, получим систему для определения
постоянных a и b: b=U1,
al+b=U2.
Следовательно,
Таким образом, для функции V(x,t)
получаем задачу
Решение которой имеет вид
где
Так как U(x,t)=V(x,t)+W(x,t), то