【正文】
分離變數(shù)法(separation of variables)求線性PDE之特別解的方法雖然很多,但分離變數(shù)法算是最基本的方法,也可以說是解PDE的「敲門磚」,此法的主要概念就是將欲求之特別解假設為兩個單變數(shù)函數(shù)的乘積,例如像u(x, y) = X(x)Y(y),然後將其微分代入原PDE,使解PDE的問題可簡化為解ODE的問題。Neumann Problem in a Disk(以極座標表示PDE)r a0 ≦ θ ≦2π圓形板的周圍有熱流傳導,欲求該區(qū)域的平衡溫度。General Dirichlet Problem in a Rectangle in R(0 ≦ x ≦a)(0 ≦ y ≦b)u(x, 0) = f1(x)u(x, b) = f2(x)u(0, y) = f3(y)u(a, y) = f4(y)矩形板的四邊均保持不同之溫度分布,欲求該區(qū)域的平衡溫度。Robin Problem(Mixed Boundary Value Problem) in Don C(h, g為已知函數(shù))使熱從物體邊界輻射到周圍介質(zhì)中在以上三種問題中使用非齊性PDE: in D時,稱為Poisson equation。ux(0, t) = 0半無限長的棍子起始溫分布為f(x),且在x=0的一端保持絕熱。u(0, t) = a(t)u(L, t) = b(t)長度L的棍子起始溫分布為f(x),且兩端溫度均隨時間變化。(∞ x ∞, t 0)無無限長的繩索在外力F作用下振動。ux(0, t) = 0一端無限制力之半無限長的繩索振動,且無外力作用。 PDE的解法PDE的解法可分為解析法與數(shù)值方法,本課程將僅針對解析法做介紹。當B24AC 0,為雙曲線型(hyperbolic),如波動方程式。而為非線性之PDE。例如,為2階PDE,為1階PDE,為3階PDE。Chapter 2 Introduction to Partial Differential Equations偏微分方程式(PDE)就是指含有偏導函數(shù)(partial derivatives)的方程式,在常微分方程式(ODE)中,未知函數(shù)只是單變數(shù)函數(shù),而在PDE中,未知函數(shù)則為多變數(shù)函數(shù)。(b) 以是否線性(linearity)區(qū)分:若PDE中的相依變數(shù)(即未知函數(shù))及其偏導函數(shù)均為一次方(無乘方)且無彼此相乘的情況,則稱為線性P