где у — Угол между внешней нормалью к сфере и осью
Рис. 7.9
Рис. 7.10
Поскольку
то с учетом (9.22) получим на сфере радиуса
Интеграл в формуле Пуассона (9.21) по шару
с центром в точке
и радиусом
предварительно преобразуем следующим образом:
Подставляя (9.23) и (9.24) в (9.21), получим двумерный аналог формулы Пуассона
где
— круг радиуса
с центром в точке
Рассмотрим теперь одномерный случай. Будем снова исходить из формулы Пуассона (9.21). Пусть входные данные задачи (9.1), (9.2) зависят от одного пространственного переменного
Введем сферическую систему координат с центром в точке
ось которой направим по оси х. Очевидно (рис. 7.10),
Из рисунка следует, что
поэтому
Из формулы Пуассона (9.21) получим
Продифференцируем первый интеграл в правой части формулы (9.26) по
и сделаем в последнем интеграле замену
на
В результате получим хорошо нам известную формулу
и, в частности, при
формулу Даламбера (7.10).
Отметим, что уравнения колебаний с тремя, двумя и одним пространственным аргументом часто называют уравнениями сферических, цилиндрических и плоских волн.
Метод, заключающийся в получении из формулы решения с большим числом пространственных переменных формулы
решения с меньшим числом пространственных переменных, носит название метода спуска Адамара. Этот метод применим не только к уравнению колебаний, но и к другим типам уравнений.