偏微分方程 · 已有部分内容
第三章 热传导方程
用傅里叶变换和热核处理初值问题,在混合问题中使用分离变量,并以极值原理和能量方法研究估计与稳定性。
知识点与笔记
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§1 初值问题
印刷页 p.108 起。建立整空间热方程的初值求解路径。
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1.1 Fourier 变换
印刷页 p.108 起。用频率变量把空间微分转化为代数运算。
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1.2 Poisson 公式
印刷页 p.116 起。通过积分表示观察初始温度的演化。
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1.3 广义函数简介
印刷页 p.121 起。用试验函数理解广义函数与广义导数。
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1.4 基本解
印刷页 p.131 起。把热核作为构造解的基本对象。
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1.5 半无界问题
印刷页 p.135 起。按端点条件选择延拓与积分表示。
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§2 混合问题
印刷页 p.140 起。在有界空间上同时满足初值和边界条件。
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2.1 有界杆的热传导问题
印刷页 p.140 起。以特征函数展开描述有界杆的温度变化。
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2.2 圆形区域上的热传导问题
印刷页 p.143 起。教材标星小节。研究圆形区域中的热传导。
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§3 极值原理与最大模估计
印刷页 p.149 起。利用比较与能量方法控制解。
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3.1 弱极值原理
印刷页 p.149 起。辨别抛物边界与内部极值之间的关系。
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3.2 第一边值问题解的最大模估计
印刷页 p.151 起。由内部源项、初值和边界值估计解。
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3.3 第二、三边值问题解的最大模估计
印刷页 p.152 起。在通量或混合边界条件下建立估计。
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3.4 初值问题解的最大模估计
印刷页 p.155 起。讨论整空间初值问题中的最大模控制。
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3.5 边值问题解的能量模估计
印刷页 p.156 起。由积分恒等式获得能量意义下的控制。
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3.6 反向问题的不适定性
印刷页 p.159 起。教材标星小节。考察逆向恢复初始温度时的稳定性。
习题与资料
第 4 次作业:半无界热传导、混合问题与导数估计
2025-11-19;题 8 对应 §1.5,题 9(3)、10(1) 对应 §2.1,题 13-14 对应 §3 的估计方法。
第 5 次作业:热方程比较、唯一性与能量估计
2025-11-26;题 3-16、3-18、3-21、3-22 对应本章 §3;同页题 4-17、4-19 转入第四章 Green 函数。
教材定位:《数学物理方程讲义》第三版第三章,pp.108-168;目录 II,PDF 第 9 页。对应《2020-第三章.pdf》。