§ 6. Стационарный поток тепла в параллелепипеде
Предположим, что грань
Олга, прямоугольного параллелепипеда
поддерживается при температуре
тогда как с остальных граней происходит излучение в пространство с температурой, равной нулю. Поставим целью найти установившееся распределение температуры
в таком параллелепипеде. При этом придем к задаче для уравнения Лапласа:
при граничных условиях
Исключим дифференциальные операции по
Ядро К преобразования, исключающего операцию дифференцирования по
должно быть решением граничной задачи
Подчинив общее решение
уравнения (62) граничным условиям (63), получим систему однородных уравнений:
Решения этой системы, отличные от тривиального
существуют только тогда, когда ее определитель равен нулю. Из этого условия, после элементарных преобразований, придем к следующему уравнению для определения собственных чисел Х:
При
коэффициенты
пропорциональны соответственно
Таким образом, с точностью до постоянного множителя,
решения граничной задачи (62) -(63) имеют вид
Ядро прямого преобразования будет отличаться от (64) лишь нормирующим множителем
где
Осуществив в интервале
преобразование с найденным ядром, приведем задачу (60) -(61) к виду:
Совершенно аналогичным путем исключим дифференцирование и по координате
после чего задача (65) -(66) примет вид:
где
интегральное преобразование функции
в интервале
с ядром
где
а
- корни уравнения
перенумерованные в порядке их возрастания.
Подчинив общее решение уравнения (67):
граничным условиям (68), для определения постоянных
получим систему уравнений:
откуда
где
Осуществив обратные преобразования, получим решение исходной задачи (60) — (61) в форме двойного ряда
ЗАДАЧА
(см. скан)