求解一道偏微分方程ux+2uy-4u=e^(x+y)边值条件:u(x,4x+2)=0

1个回答

  • 由于只有一阶偏微分,所以作线性变量代换

    α=x+y(这是因为等号的右边含有x+y)

    β=ax+by

    由链式法则可知

    ∂u/∂x=∂u/∂α+a∂u/∂β

    ∂u/∂y=∂u/∂α+b∂u/∂β

    代入原方程得

    3∂u/∂α+(a+2b)∂u/∂β-4u=e^(x+y),这里将u看成关于α,β的函数

    不妨取a=2,b=-1

    那么α=x+y,β=2x-y

    那么有3∂u/∂α-4u=e^α

    这相当于关于α的一阶线性常微分方程

    解得u=-e^α+Ce^(4α/3),其中C为关于β=2x-y的函数f(2x-y)

    即u=-e^(x+y)+e^[4(x+y)/3]f(2x-y)

    将边值条件代入得

    f(-2-2x)=e^(-(2/3) - (5 x)/3)

    因此f(x)=e^(1+(5x)/6)

    代入u=-e^(x+y)+e^[4(x+y)/3]f(2x-y)得

    u=e^(3x+y/2+1)-e^(x+y)