x
هدف البحث
بحث في العناوين
بحث في اسماء الكتب
بحث في اسماء المؤلفين
اختر القسم
موافق
تاريخ الرياضيات
الاعداد و نظريتها
تاريخ التحليل
تار يخ الجبر
الهندسة و التبلوجي
الرياضيات في الحضارات المختلفة
العربية
اليونانية
البابلية
الصينية
المايا
المصرية
الهندية
الرياضيات المتقطعة
المنطق
اسس الرياضيات
فلسفة الرياضيات
مواضيع عامة في المنطق
الجبر
الجبر الخطي
الجبر المجرد
الجبر البولياني
مواضيع عامة في الجبر
الضبابية
نظرية المجموعات
نظرية الزمر
نظرية الحلقات والحقول
نظرية الاعداد
نظرية الفئات
حساب المتجهات
المتتاليات-المتسلسلات
المصفوفات و نظريتها
المثلثات
الهندسة
الهندسة المستوية
الهندسة غير المستوية
مواضيع عامة في الهندسة
التفاضل و التكامل
المعادلات التفاضلية و التكاملية
معادلات تفاضلية
معادلات تكاملية
مواضيع عامة في المعادلات
التحليل
التحليل العددي
التحليل العقدي
التحليل الدالي
مواضيع عامة في التحليل
التحليل الحقيقي
التبلوجيا
نظرية الالعاب
الاحتمالات و الاحصاء
نظرية التحكم
بحوث العمليات
نظرية الكم
الشفرات
الرياضيات التطبيقية
نظريات ومبرهنات
علماء الرياضيات
500AD
500-1499
1000to1499
1500to1599
1600to1649
1650to1699
1700to1749
1750to1779
1780to1799
1800to1819
1820to1829
1830to1839
1840to1849
1850to1859
1860to1864
1865to1869
1870to1874
1875to1879
1880to1884
1885to1889
1890to1894
1895to1899
1900to1904
1905to1909
1910to1914
1915to1919
1920to1924
1925to1929
1930to1939
1940to the present
علماء الرياضيات
الرياضيات في العلوم الاخرى
بحوث و اطاريح جامعية
هل تعلم
طرائق التدريس
الرياضيات العامة
نظرية البيان
Wave Equation--Rectangle
المؤلف: المرجع الالكتروني للمعلوماتيه
المصدر: المرجع الالكتروني للمعلوماتيه
الجزء والصفحة: ...
25-7-2018
2026
To find the motion of a rectangular membrane with sides of length and (in the absence of gravity), use the two-dimensional wave equation
(1) |
where is the vertical displacement of a point on the membrane at position () and time . Use separation of variables to look for solutions of the form
(2) |
Plugging (2) into (1) gives
(3) |
where the partial derivatives have now become complete derivatives. Multiplying (3) by gives
(4) |
The left and right sides must both be equal to a constant, so we can separate the equation by writing the right side as
(5) |
This has solution
(6) |
Plugging (5) back into (◇),
(7) |
which we can rewrite as
(8) |
since the left and right sides again must both be equal to a constant. We can now separate out the equation
(9) |
where we have defined a new constant satisfying
(10) |
Equations (◇) and (◇) have solutions
(11) |
(12) |
We now apply the boundary conditions to (11) and (12). The conditions and mean that
(13) |
Similarly, the conditions and give and , so and , where and are integers. Solving for the allowed values of and then gives
(14) |
Plugging (◇), (◇), (◇), (◇), and (14) back into (◇) gives the solution for particular values of and ,
(15) |
Lumping the constants together by writing (we can do this since is a function of and , so can be written as ) and , we obtain
(16) |
Plots of the spatial part for modes are illustrated above.
The general solution is a sum over all possible values of and , so the final solution is
(17) |
where is defined by combining (◇) and (◇) to yield
(18) |
Given the initial conditions and , we can compute the s and s explicitly. To accomplish this, we make use of the orthogonality of the sine function in the form
(19) |
where is the Kronecker delta. This can be demonstrated by direct integration. Let so in (◇), then
(20) |
Now use the trigonometric identity
(21) |
to write
(22) |
Note that for an integer , the following integral vanishes
(23) |
|||
(24) |
|||
(25) |
|||
(26) |
since when is an integer. Therefore, when . However, does not vanish when , since
(27) |
We therefore have that , so we have derived (◇). Now we multiply by two sine terms and integrate between 0 and and between 0 and ,
(28) |
Now plug in , set , and prime the indices to distinguish them from the and in (28),
(29) |
Making use of (◇) in (29),
(30) |
so the sums over and collapse to a single term
(31) |
Equating (30) and (31) and solving for then gives
(32) |
An analogous derivation gives the s as
(33) |