Уравнения математической физики. Салехова И.Г - 146 стр.

UptoLike

г
де ϕ
1
(z
, ζ) 6= 0, , поэтому имеем
G(z, ζ) =
1
2π
ln
1
| z ζ |
+
1
2π
ln
1
| ϕ
1
(z
,
ζ) |
.
Но | z ζ |
=| x ξ |, а
1
2π
ln
1
|ϕ
1
(z
)|
= Re[
1
2π
ln
1
ϕ
1
(z
)
] - гармоническая
функция двух переменных x
1
, x
2
как вещественная часть аналитиче-
ской функции
1
2π
ln
1
ϕ
1
(z
)
.
Покаж
ем теперь, что
G(z, ζ) |
= 0 (4)
Так как при отображении w = ϕ(z, ζ) точкам соответствуют точки
единичной окружности | w |= 1, то | ϕ(z, ζ) ||
= 1, поэтому выпол-
няется (4).
Замечание. Пусть ω = ω(z) - функция, конформно отбражающая
на | ω |< 1, тогда функция
ϕ(z, ζ) =
ω(z) ω(ζ)
1 ω(z)ω(ζ)
.
З
а д
а ч и
22.1. Найти решение задачи Дирихле для уравнения Лапласа
для полуплоскости
¯
= {x
2
0}, если
U |
x
2
=0
=
½
1, x
1
a
0, x
1
< a
Р е ш е н и е. Построим функцию Грина методом электро-
статических изображений. Поместим в точку ξ(ξ
1
, ξ
2
) заряд e = 1.
В точку ξ
1
(ξ
1
, ξ
2
) поместим заряд e = 1, тогда
G(x, ξ) =
1
2π
[ln
1
| x ξ |
ln
1
| x ξ
1
|
]
G(y
, ξ)
n
y
=
G
x
2
|
x
2
=0
=
1
4π
x
2
[ln | x ξ |
2
ln | x ξ
1
|
2
] |
x
2
=0
=
1
π
ξ
2
(y
1
ξ
1
)
2
+ ξ
2
2
. (5)
По
дставляя
(5) в (2), получим решение задачи
146
.
,
где ϕ1 (z, ζ) 6= 0, ∞, поэтому имеем
                             1     1      1       1
                G(z, ζ) =      ln       +   ln            .
                            2π | z − ζ | 2π | ϕ1 (z, ζ) |
                              1         1            1        1
Но | z − ζ |=| x − ξ |, а 2π    ln |ϕ1 (z,ζ)| = Re[ 2π ln ϕ1 (z,ζ) ] - гармоническая
функция двух переменных x1 , x2 как вещественная часть аналитиче-
                1        1
ской функции 2π   ln ϕ1 (z,ζ) .
      Покажем теперь, что

                                  G(z, ζ) |∂Ω = 0                                (4)
Так как при отображении w = ϕ(z, ζ) точкам ∂Ω соответствуют точки
единичной окружности | w |= 1, то | ϕ(z, ζ) ||∂Ω = 1, поэтому выпол-
няется (4).
Замечание. Пусть ω = ω(z) - функция, конформно отбражающая
Ω на | ω |< 1, тогда функция
                                         ω(z) − ω(ζ)
                            ϕ(z, ζ) =                   .
                                        1 − ω(z)ω(ζ)


                                 З а д а ч и

     22.1. Найти решение задачи Дирихле для уравнения Лапласа
для полуплоскости Ω̄ = {x2 ≥ 0}, если
                                ½
                                  1, x ≥ a
                      U |x2 =0 = 0, x1 < a .
                                                1

     Р е ш е н и е. Построим функцию Грина методом электро-
статических изображений. Поместим в точку ξ(ξ1 , ξ2 ) ∈ Ω заряд e = 1.
В точку ξ 1 (ξ1 , −ξ2 ) поместим заряд e = −1, тогда
                                1     1              1
                   G(x, ξ) =      [ln       − ln            ],
                               2π | x − ξ |      | x − ξ1 |
                            ∂G(y, ξ)    ∂G
                                     =−    |x =0 =
                              ∂ny       ∂x2 2

     1 ∂                                                 1       ξ2
           [ln | x − ξ |2 − ln | x − ξ 1 |2 ] |x2 =0 = −                     .   (5)
    4π ∂x2                                               π (y1 − ξ1 )2 + ξ22
Подставляя (5) в (2), получим решение задачи




                                        146