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