设u=u(χ,t)有二阶连续偏导数,并满足 其中a>0为常数. (Ⅰ)作自变量代换ξ=χ-at,η=χ+at(),导出u对χ与y的一、二阶偏导数与u对ξ,η的一、二阶偏导数的关系式; (Ⅱ)导出u作为ξ,η的函数的二阶偏导数所满足

admin2018-06-12  37

问题 设u=u(χ,t)有二阶连续偏导数,并满足

    其中a>0为常数.
    (Ⅰ)作自变量代换ξ=χ-at,η=χ+at(),导出u对χ与y的一、二阶偏导数与u对ξ,η的一、二阶偏导数的关系式;
    (Ⅱ)导出u作为ξ,η的函数的二阶偏导数所满足的方程;
    (Ⅲ)求u(χ,t).

选项

答案(Ⅰ)由复合函数求导法得 [*] (Ⅱ)由(Ⅰ)中的①,②式得 [*] (Ⅲ)把③式写成[*]=0,即[*]与η无关,[*]=h(ξ),h(ξ)是连续可微的任意函数,再对ξ积分一次,并注意到积分常数可依赖η,于是将u=f(ξ)+g(η),回到变量χ,t得 u(χ,t)=f(χ-at)+g(χ+at), 其中f(ξ),g(η)是二次连续可微的任意函数.

解析
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