数学物理方法习题
更新时间:2024-05-23 03:55:01 阅读量: 综合文库 文档下载
数学物理方法习题
一、 复变函数
1、 填空题
(1)函数 f (z)=e iz 的实部 Re f (z)=______________。
(2)ln1=_________. (3)eix?_________。
(4)求积分 ?z?1sinzdz=______ . 2zcoszdz?_________。 (5) 求积分?z?1zzn (6) 设级数为?,求级数的收敛半径_______________。
n?1n?(7).设级数为?(zn?n?1?1 ) ,求级数的收敛区域 _________。nn2z (8) 求积分
(9) 求积分
dz?z?1z =___________.
?z?1dz=____________. z(10)设f (z)=
cosz , 求Resf (0)= _________。 z92、计算题
(1)导出极坐标下的C- R条件:
??u1?v??????????v1?u??????????
(2) 己知解析函数的实部u(虚部v),求此解析函数:
y a、u?ecosx, b、v??x2?y2
?y?x?xcosy?ysiny? v?ec、
(3)设 f (z) 是区域D 内的解析函数,且f (z) 的模 ∣f (z)∣为常数,证明 f (z) 在D 内为常数。
(4) 设 f (z) 是区域D 内的解析函数,且f *(z)也是区域D 内的解析函数,则f (z)必常数。 (5) 求函数 f (z)=
z?1 在下列区域 ⅰ) 0<∣z∣< 1; ⅱ) 1<
z2(z?1)∣z∣<∞ 的Laurent展开。
(6)求出下列函数的奇点,并确定它们的类别
1a、 b 、esinz?cosz(7) 求下列积分
z?1zz2n c 、
1?zn n为正整数.
sinxa、 ?x(x2?1)dx,
0 b、
??sinzz?2????z??2??2dz
cosax?cosbxdx,a?0,b?0,且a?b c、?2x0?d、
??0acosx?xsinxdx 22x?aω
(二) 积分变换
1、填空题
(1)函数f (t) 的Fourier 变换的像函数为F?????????0? , 求f (t)=____________。
dF???(2)函数f (t) 的Fourier 变换的像函数为F(ω),求对应的
d?原函数为____________。
(3)设Laplace变换L[f(t)]=F(p),求L[-tf(t)]=_________.
?t?Lsinat(4) 求??=____________。 2a??2、计算题
(1) 求函数 f(x)?e???x (β>0 )的 Fourier变换, 证明
co?sx???xd??e22?2???0?
(2) 设
f?x??cos?0x?H?x?,求F?f?x??.
(3) 己知某函数的傅氏变换为F(ω)=sinω/ω,求该函数f(x). (4) 求下列函数的拉氏变换式:
1.f?t??tcosat,2.f?t??e?tsint,3.f?t??(5) 求下列函数的拉氏逆变换式:
e3tt
11p?11、F?p??2,2、F?p??,3、F?p??ln2p?1p?1?p?1?(6) 利用拉氏变换求解下列微分方程:
1、f?t??at??sin?t???f???d?0t
?y''?2y'?y?02、??y?0??0,y?1??2
(7)利用拉氏变换求下列积分 e?t?e?2t1、dt?t0??,
2、?1?cotstedtt0
(三) 数学物理方程
练习题 1、填空题
(1)长为L的均匀细杆,一端绝热, 另一端保持恒度u0 ,试写出此热传导问题
的边界条件 _________ ,_________。
(2)长为L的均匀杆作纵振动时,一端固定 ,另一端受拉力F0 而伸长,试写出杆在撒去力F0后振动时的边界条件_________ ,_________
(3)长为L的均匀细杆, 一端有恒定热流q0 流入, 另一端保持恒温T0 , 试写出此热传导问题满足的边界条件____________, _________ 。
(4). 长为L的均匀杆, 一端固定, 另一端受拉力F而伸长, 放手后让其自由振动, 试写出杆振动满足的初始条件 =____________ ,_________ 。
(5)对球函数YLm(θφ), 当m >L 时, 为YLm(θφ)______。
dJ0?0??____ , J0(0)=____ 。 (6)对m阶贝塞尔函数Jm(x),
dx(7)无限长弦的自由振动,设弦的初始位移为Sin(kx), 初始速度为 零, 则弦上任意时刻的波动为______________ 。 (其中a为弦上的波速 , k为波矢的大小)
(8)无限长弦的自由振动, 设弦的初始位移为φ(x), 初始速度为aφ,(x) ,(a为弦上的波速)则弦上任意时刻的波动为______________。
(9)稳定的温度场的温度分布u 满足的数学物理方程为_____________ 。
4x(10)对m阶贝塞尔函数Jm(x),?J1?x?dx?____。
12x((11)对L阶勒让德多项式P(x), 积分3x)dx=___________. L?P?1
(12)对L阶连带勒让德多项式PLm(x),当m>L时, PLm(x) =______ .
(13) 半径为R的园形薄膜, 边界固定, 当其振动时的最低本征频
率为___________.
2、计算题
(1) 试用分离变量法求出下列定解问题的通解,并确定系数.
2??2u?u2?a?0?22?t?x?u?0,t??0,u?l,t??0,?0?x?l.0?t?? ?u?x,0????x?,u?x,0????x?t??(2) 试用分离变量法求出下列定解问题的通解,并确定系数.
2??u2?u?a?0?2?x??t?u?0,t??0,u?l,t??0,?0?x?l.0?t? ?u?x,0????x???
(3)求解下列定解问题
22??u2?u?a?0?22?t?x??u?0,t??0,ux?l,t??sin?t?u?x,0??0,u?x,0??0
t??
( ω为常数,0<x<L , 0< t )
(4)求解下列定解问题
Utt —a2Uxx = A Sinωt (A,ω为常数)
U(0 ,t)=0 , U(L, t)=0 U(x, 0)=0, Ut(x, 0)=0
(5)求解下列定解问题
Ut-a Uxx =0 (0≤x≤L, t>0 )
2
U|x=0 = 0 , U|x=L= ASinωt, (A 、ω, 为常数) U|t=0= 0 (6)求解下列定解问题
Utt-a2 Uxx = 0 U|x=0 =0, U|x=L= ASinωt
U|t=0 = 0 , Ut∣t=0 = 0
( 其中A 、ω为常数, 0<x<L , 0< t ) (7)求解下列定解问题
Ut-a2Uxx =- bUx U(0 ,t)=0 , U(L, t)=0 U(x, 0)= φ(x)
( 其中a,b为常数, 0<x<L , 0< t )
(6)在x0=0的邻域试用级数解法求微分方程:
y??y?0
(7)在x0=0的邻域试用级数解法求微分方程:
''2y??y?0
''(8)在x=0的邻域上用级数解法求解方程
2dydyx22?2x?l(l?1)y?0dxdx
(9)在x=0的邻域上用级数解法求解方程
d2y?xy?02 dx
(10) 一个半径为R的导体球放入均匀电场中, 原均匀电场的场强为E0, 求空间的电势分布 , 已知定解问题 为,
△U = 0
U∣r=R= 0
r →∞ ,U→ -E0 rcosθ
(11)匀质圆柱半径为R, 高为L .上底有均匀分布的热流q流入 ,
下底保持温度为u0 ,侧面温度分布零,求解柱内的稳定温度分布 . 定解问题 为
ΔU = 0 U|z=0 = u0 , Uz | z =L= q /k , U|ρ=R = 0
(12)一个半径为R的介质球,球面的电势分布为u0cos2?, 试求球内外的电势分布 ,已知定解问题 为:
?u?0??2u|?ucos??r?R0r??,u?0
(13)匀质圆柱半径为R, 高为L 。上底温度保持u1 , 上底温度保持u2 ,侧面温度分布为f(z) ,求柱内的稳定温度分布 。
定解问题为: u??,H??u
?u?0u??,0??u1u?R,z??f?z?(14)半径为R的半球的球面保持恒温u1 , 另一半球保持0度 , 求解球内的温度分布 ,已知定解问题 为: △U = 0
U∣r=R =u1 ( 0≤θ<π/2) U∣r=R =0 (π/2<θ≤ π)
2
U│r=0有限
(15)匀质圆柱半径为R, 高为L .上底保持温度为u 1 ,下底
保持温度为u2 ,侧面温度分布为u2 , 求解柱内的稳定温度分布 .
定解问题 为
??u?0??u|z?0?u2,u|z?L?u1? ?u|??R?u2 ???0,? u有限
(16)用积分变换求解下列定解问题
??2u?xy,??x?y??u|x?0?y?1,?0?y??? ?u|???1,0?x??y?0??(17)利用Fourier变换求解下列定解问题
?2u?2u?2?02?x?yu(x,0)?f(x)limu?0x2?y2??( -∞< x <∞, y >0 )
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