§ 6. Использование сопряженных гармонических функций в задачах с установившейся температурой
Пусть
действительные функции х и у, причем такие, что
В этом случае
называют сопряженными гармоническими функциями х и у. Тогда мы имеем
Следовательно,
Отсюда вытекает, что кривые
ортогональны. Кроме того, поскольку
и
то
и аналогично
Далее, если
является такой функцией
что
то можно показать, что
Так,
и
Аналогично,
Складывая эти два выражения и используя соотношения
получим
Итак, если мы можем получить решение уравнения
удовлетворяющее некоторым граничным условиям на кривых
то это решение на плоскости
можно преобразовать в решение на плоскости
причем границами служат кривые в плоскости
которые при преобразовании
будут срответствовать кривым
температуры на этих границах будут соответствовать температурам на границах в плоскости
Рассмотрим прямоугольник в плоскости
определяемый следующим образом:
причем
Решение этой задачи получается разбиением ее на четыре случая, в каждом из которых три границы поддерживаются при нулевой температуре. Таким образом, как и в задаче I § 3 гл. V, найдем
где
коэффициенты в рядах синусов
Находя
из соотношения
получаем температуру в области, ограниченной кривыми, которые соответствуют
причем на этих кривых температуры соответствуют