Научные законы, утверждения, уравненияНаучные законы, утверждения, уравнения
Формула Д'Аламбера
Области знаний:
Уравнения математической физики
Научные законы, утверждения, уравненияНаучные законы, утверждения, уравнения
Формула Д'Аламбера
Фо́рмула Д'Аламбе́ра, формула, выражающая решение задачи Коши для волнового уравнения с одной пространственной переменной. Пусть заданные функции φ(x), ψ(x) принадлежат соответственно пространствам C2(−∞,−∞) и C1(−∞,+∞), a f(t,x) непрерывна вместе с первой производной по x в полуплоскости {t⩾0,−∞<x<+∞}. Тогда классическое решениеu(t,x) в {t>0,−∞<x<∞} задачи Коши∂t2∂2u(t,x)−a2∂x2∂2u(t,x)=f(t,x),u(t,x)∣t=0=φ(x),∂t∂u(t,x)t=0=ψ(x),(1)(2)выражается формулой Д'Аламбера:u(t,x)=2a1∫0t∫x−a(t−τ)x+a(t−τ)f(τ,ξ)dξdτ++2a1∫x−atx+atψ(ξ)dξ+21[φ(x+at)+φ(x−at)].Если функции φ(x) и ψ(x) заданы и удовлетворяют указанным условиям гладкости на интервале {∣x−x0∣<aT}, a f(t,x) – в треугольникеQx0T={∣x−x0∣<a(T−t),t⩾0},то формула Д'Аламбера даёт единственное решение задачи (1), (2) в Qx0T. Требования на заданные функции могут быть ослаблены, если интересоваться решениями в некотором обобщённом смысле. Например, из формулы Д'Аламбера следует, что при f, интегрируемой по любому треугольнику Qx0T, локально интегрируемой ψ и непрерывной φ можно определить слабое решение задачи Коши (1), (2) как равномерный (в любом Qx0T) предел классических решений (с гладкими данными), и оно также выражается формулой Д'Аламбера.
Формула названа по имени Ж. Л. Д'Аламбера (J. D'Alembert, 1747).