6.3: Ejemplos

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$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

Ahora permítanme ver dos ejemplos

Ejemplo$\PageIndex{1}$

Encuentre gráficamente una solución para

\[\begin{aligned} \dfrac{\partial^2}{\partial t^2} u &= \dfrac{\partial^2}{\partial x^2} u\;\; (c=1 \text{m/s}) \nonumber\\[4pt] u(x,0) & = \begin{cases} 2x& \text{if $0 \leq x \leq 2$} \\ 24/5-2x/5 & \text{if $2 \leq x \leq 12$} \end{cases} \quad.\nonumber\\[4pt] \dfrac{\partial}{\partial t} u (x,0) &= 0\nonumber\\[4pt] u(0,t) &=u(12,t) = 0\end{aligned} \nonumber \]

Solución

Tenemos que continuar$f$ como una función impar, y podemos tomar$\Gamma=0$. Entonces tenemos que sumar la onda que se mueve a la izquierda$\dfrac{1}{2} f(x+t)$ y la onda en movimiento a la derecha$\dfrac{1}{2} f(x-t)$, como hemos hecho en las Figs.???

Ejemplo$\PageIndex{2}$

Encuentre gráficamente una solución para

\[\begin{aligned} \dfrac{\partial^2}{\partial t^2} u &= \dfrac{\partial^2}{\partial x^2} u\;\; (c=1 \text{m/s}) \nonumber\\[4pt] u(x,0) & = 0\nonumber\\[4pt] \dfrac{\partial}{\partial t} u (x,0) &= \begin{cases} 1& \text{if $4 \leq x \leq 6$} \\ 0 & \text{elsewhere} \end{cases} \quad.\nonumber\\[4pt] u(0,t) &=u(12,t) = 0.\end{aligned} \nonumber \]

Solución

En este caso$f=0$. Encontramos\[\begin{aligned} \Gamma(x) &= \int_0^x g(x') dx'\nonumber\\[4pt] &= \begin{cases} 0 & \text{if $0<x<4$}\\ -4+x & \text{if $4<x<6$}\\ 2 & \text{if $6<x<12$} \end{cases}.\end{aligned} \nonumber \] Esto necesita ser continuado como una función parejo.