ベストアンサー 熱伝導方程式の試行解について 2004/11/07 20:17 こんにちは、 波動方程式を解く場合、試行解として平面波e^(I kx x +I ky y+kz z - wt) を用いることがありますが、熱伝導方程式にもこのような試行解は、 あるのでしょうか? みんなの回答 (1) 専門家の回答 質問者が選んだベストアンサー ベストアンサー grothendieck ベストアンサー率62% (328/524) 2004/11/09 18:27 回答No.1 波動方程式の平面波解は方程式をデカルト座標で変数分離することによって得られます。同じように熱伝導方程式 ∂Ψ/∂t = κ ΔΨ (κ:定数) をデカルト座標で変数分離すると、 Ψ = exp[i(αx+βy+γz)]exp(-λt) ただし λ=κ(α^2+β^2+γ^2) という形の解が得られ、周期境界条件を仮定すると、α,β,γ は整数になります。同次境界条件を満たす一般解はこのような解の重ね合わせで表されます。 質問者 お礼 2004/11/10 22:47 いつもご親切な回答ありがとうございます。 訳のわからない質問に、ご回答下さいまして深謝します。 実は、以前質問しました「相対論的な拡散方程式」を 作りたいと、いろいろやってますが、納得のいくような 解が得られません。ご教示頂いた解を試しても駄目でした。 元々、式が間違っているかもしれませんが、暇つぶしの つもりで、更に いろいろと試してみるつもりです。 ありがとうございました。 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育数学・算数 関連するQ&A 熱伝導方程式の解について 偏微分方程式初心者です。 熱伝導方程式の解についての質問です。 Ut‐Uxx=0 (t>0, x in R) この解をU(t,x)とした時、U(t,x-y) (y in R) も解であることを示したいです。 どなたか詳しい証明をよろしくお願い致します。 (できれば証明をはしょらず説明していただきたいです・・・) 平面波について 初歩的な質問ですみません。 何故平面波は → → exp(-i k・x) で表せるのでしょうか?? 平面の方程式から → → k・x=kx_0+ky_0+kz_0 と表せるのは分かります。 → このkx_0+ky_0+kz_0は波数とr_0の内積ですが、この値は一体何を表すのでしょうか?? → ここでr_0=(x_0,y_0,z_0)とし、平面上にある一点と原点を結ぶベクトルを表します。 波動方程式の一般解について 波動方程式を学んでいて、 『波動方程式の一般解を ψ(x)=Ae^kx+Be^(-kx) として長さaの1次元の箱の中にある電子の波動関数を 1/2i・(e^ix-e^(-ix))=sinx を用いて求めよ』 という問題があって自分は違う方法で波動方程式の一般解は ψ(x)=Csin(nπx/a) という結論に達したんですが、 ここで ψ(x)=Ae^kx+Be^(-kx) に 1/2i・(e^ix-e^(-ix))=sinx を適用すると ψ(x)=Csin(nπx/a) になるんでしょうか。もしもそうなのであれば示し方を教えてください。 ちなみにA,B、Cは何れも定数です。 よろしくお願いします。 天文学のお話。日本ではどのように考えられていた? OKWAVE コラム 熱伝導方程式の解 1次元熱伝導方程式の解についての質問です。 長さlの棒の全体が温度がaである状態から、時間t=0で 片端x=0を温度bの熱浴に接触させたときの 時間tに対する各点xでの温度を求めたいのですが、 解法がわかりません。 よろしくお願い致します。 連立1次方程式が解を持つ条件を求めよ 下記のx、y、z、に関する連立1次方程式が解を持つ条件を求めよ hx + 2y + z + k = 0 2x + hy + kz +1 = 0 hx + y + 2z +k = 0 x + hy + kz +2 =0 ナブラの計算(波動方程式) 物理電磁気学の波動方程式のナブラの計算 波動方程式 ∇^2 E=ε_0 μ_0 (∂^2 E)/(∂t^2 ) ∇^2=∂^2/(∂x^2 )+∂^2/(∂y^2 )+∂^2/(∂z^2 ) 平面波 E=E_0 e^(i(k・r-ωt)) ik・r =i(k_x x+k_y y+k_z z) 平面波の式を波動方程式に代入すると -k^2 E_0 e^(i(k・r-ωt))=-ω^2 ε_0 μ_0 E_0 e^(i(k・r-ωt)) となる。 この左辺がどのようにしてこの値になるかを教えてください。よろしくお願いします。 連立1次方程式が解を持つ条件を求める 下記のx、y、z、に関する連立1次方程式が解を持つ条件を求める (線形代数を元に、解が存在するための条件は、係数行列の階数=拡大係数行列の階数) hx + 2y + z + k = 0 2x + hy + kz +1 = 0 hx + y + 2z +k = 0 x + hy + kz +2 =0 一般解の求め方 物理でもあり、数学でもあるのでどちらに質問しようか迷ったのですが・・・ 電磁気などで出る平面波についての問題ですが。 δ2E/δz2 -εμ*δ2E/δt=0 より、 E=Aexp[j(wt-kz)]+Bexp[j(wt+kz)] が導出される過程を教えてください。 お願いします。 熱伝導方程式の基本解の性質について 熱伝導方程式の基本解の性質についての質問です。 Ut‐Uxx=0 (t>0, x in R)の基本解 E(t,x)=(4πt)^(-1/2)・exp(-x^2/4t)について (1)lim(t→0)E(t,x)=0 (x is not 0) (2)任意のδ>0に対して lim(t→0)(sup(|x|≧δ)E(t,x))=0 がそれぞれ成り立つことを証明してください。 詳しい解説を希望します。 よろしくお願い致します。 波動方程式の解 電磁界の平面波に関する問題で偏微分方程式を 解く必要がでてきたので質問させていただきたいのですが、 ∂^2Ex/∂z^2=εμ∂^2Ex/∂t^2 の波動方程式の解は未定係数法により Ex=Ae^{jωt}e^{jβz}とおいて解くと、 β=ω√(εμ)とし、Ex=Ae^{jβz}となりますが、 これから、もう1つの偏微分方程式 -∂Hy/∂z=ε∂Ex/∂tから、Hyを求めたいのですが、 この偏微分方程式はどのように解いたらいいのでしょうか?答えは、(ω/β)εExとなるそうですが、途中の過程が 分からなくて・・・。 また、最初の偏微分方程式において解の形をA,βを未知数として、Ex=Ae^{jωt}e^{jβz}とおく未定係数法以外の方法で解く手段はあるのでしょうか? よろしければ回答お願いいたします。 熱伝導方程式の直交座標→極座標の変換について ρcΔxΔyΔz・ΔT/Δt = (q_x-Δx/2-q_x+Δx/2)Δy+(q_y-Δx/2-q_y+Δx/2)Δx・・・(1) ρcδT/δt = 1/r・δT/δt(λ_r・r・δT/δt) + 1/r^2・δ/δθ(λ_θ・δT/δθ)・・・(2) 数式表現が1行にまとめてるので見づらくて申し訳ありませんが、 上記の(1)式から(2)式の導出方法を教えていただけると幸いです。 具体的には、直交座標系の熱伝導方程式から、平面極座標系の熱伝導方程式に導出するときにはどうすればいいか、 特に1/rが出てくる理由がわかりません。 すいませんが、伝熱工学や熱伝導力学が分かる方、解答お願いします。 複素数平面の方程式の解をお願いします 複素数平面の方程式の解をお願いします z^4 = -2 (1+ √3i ) z(0) ~ z(3) の求め方が分かりません 公式はあるにはあるのですがどこにどれを代入すればいいのかが分からなくて OTZ 解放を教えていただけると幸いです。 よろしくお願いいたします 日本史の転換点?:赤穂浪士、池田屋事件、禁門の変に見る武士の忠義と正義 OKWAVE コラム 熱源のある熱伝導微分方程式 δu/δt=a^2 (δu^2/δx^2 +δu^2/δy^2 +δu^2/δz^2) +a^2 f a^2 fで表される熱源がある熱伝導微分方程式の解きた方を サンプルで教えて下さい。(1次元でも、2次元でも 簡単でわかりやすい 例が有難いです。) δ:編微分の記号 微分方程式です。 1/e^kx・d/dx・(e^kx・y)=y'+ky が成り立つのを示したいのですが、よく分かりません。 y'+ky=f(x)とおいて、この両辺にe^kxをかけて、 e^kx(y'+ky)=e^kx・f(x) (e^kx・y)'=e^kx・f(x) u(x)=e^kx・y(x)とおくと、u'(x)=e^kx・f(x) となって、変数分離形を解くみたいなのですが、よく分かりません。 それからこの後、y'+ky=xを上を使って解くのですが、それも分かりません。 分かる方、できるだけ詳しく教えて下さい!お願いします!! 常微分方程式の解の図示 常微分方程式の一般解・特異解の図示の仕方がわからず困っています。 問題は下記のようなものです。 1.次の微分方程式について小問に答えよ。 y = ky (1)一般解を求めよ。 → y = Ae^(kx) (Aは任意定数) (2)k > 0の時、一般解を図示せよ(3つ以上図示せよ)。 (3)k < 0の時、一般解を図示せよ(3つ以上図示せよ)。 2.次の微分方程式について小問に答えよ。 y = y'x + (1/2)*(y')^2 (1)一般解を求めよ。 → y = Cx + (1/2)C^2 (Cは任意定数) (2)特異解を求めよ。 → y = -(1/2)x^2 (3)一般解と特異解を図示せよ(一般解は3つ以上図示せよ)。 1.(1)と2.(1)(2)については、上記の通り一応解答できるのですが、図示の問題がわかりません。 ご教授よろしくお願いします。 熱伝導方程式の問題 1次元の伝導体の一端の温度をデルタ関数的に変化させた時,他端の温度変化を熱伝導方程式で求めようと思っていますが, http://en.wikipedia.org/wiki/Partial_differential_equation#Heat_equation_in_one_space_dimension ここの一般解を信用すると u(t,0) = δ(t) を満たすような F(ξ) が見つからず,困っています. ここのHP http://homepage3.nifty.com/agnesokutei/pag82002.htm では,解が(1)式のように表せるようなのですが,何故なのでしょう・・・ 3元連立1次方程式の解を持つ条件とその解 3元連立1次方程式の解を持つ条件とその解 次の3元連立1次方程式(1)x+2y+3z=a (2)2x+3y+4z=b (3)3x+4y+5z=c の解を持つ条件とその解を求めます。-2x-y=8a-3b,2y+4z=3a-c,x-z=-3a+2bなどの関係式を求めたのですが、そこからの展開がわかりません。よろしくお願いします。 波動方程式の解について 電磁気学についての質問ですが、 平面はのTEモードの波動方程式 δ^2 Hz/δx^2 - δ^2 Hz/δy^2 + k^2 Hz = 0 (_は下つき文字 ^は上付き文字) の解が Hz = H_0 exp(-jk sinθx + jk cosθy) となっているのですが、途中の導出方法がわかりません。 Webで調べると変数分離を使うところまではわかりましたが、これだと、三角関数の形で答えが出てきますが、 どうして、指数関数の形で解がでるのかを教えてください。 微分方程式の解について ある物体(たとえば肉まん)を熱したとき、その物体のt秒後の温度は微分方程式 dy/dt=-ky を解いてその解、 y=e^-kt で現わされますよね。でもこの関数は、いつまでたっても(この場合は有限の時間内の話をしています)外気温と等しくなりません、ということはその物体の温度はいつまでたっても、外気温と同じにならないという事ですよね。 でもそんなことは無いような気がするんですけど、どうですか? お願いします。 波動方程式を満たす証明 波動方程式を満たす証明 u(x,t)=ae^i(ωt-kx+Φ)=ae^(iΦ)e^(iωt)e^(-ikx) 上記の式が2次元の波動方程式を満たす証明を教えてください。 注目のQ&A 「You」や「I」が入った曲といえば? 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いつもご親切な回答ありがとうございます。 訳のわからない質問に、ご回答下さいまして深謝します。 実は、以前質問しました「相対論的な拡散方程式」を 作りたいと、いろいろやってますが、納得のいくような 解が得られません。ご教示頂いた解を試しても駄目でした。 元々、式が間違っているかもしれませんが、暇つぶしの つもりで、更に いろいろと試してみるつもりです。 ありがとうございました。