1 svar
82 visningar
Peter1986 27
Postad: 4 nov 2022 23:37 Redigerad: 4 nov 2022 23:38

"Sturm-Liouville"-uppgift som känns enkel, men där jag jämt får en inkorrekt trivial lösning

Hej, jag har fastnat på en "Sturm-Liouville"-uppgift som ser ut så här:

-u'' = λu
u(0) + u'(0) = 0
u(1) = 0

Jag har testat att derivera funktionen och sedan utnyttja villkoren u(0) + u'(0) = 0 och u(1) = 0, vilket då gav mig två ekvationer, men de ekvationerna verkar kräva att båda konstanterna ska ha värdet 0, och facit säger att jag egentligen ska få en drös positiva eigenvärden, där exempelvis eigenvärdet λ = 0 ger eigenfunktionen u(x) = x - 1.
Jag förstår inte vad det är som jag gör fel här.

D4NIEL 2885
Postad: 5 nov 2022 09:36 Redigerad: 5 nov 2022 09:49

Låt oss först fundera över fallet λ=0\lambda=0. Den allmänna lösningen till u''=0u^\prime^\prime=0 är u(x)=c1x+c2u(x)=c_1x+c_2. Randvillkoret vid 0 ger c1+c2=0c_1+c_2=0. Randvillkoret vid 1 ger exakt samma krav på konstanterna. En onormerad lösning är alltså u(x)=c(x-1)u(x)=c(x-1). Normeringen är enkel att beräkna

||u||2=c201(x-1)2dx\displaystyle ||u||^2=c^2\int_0^1(x-1)^2\,dx

För λ0\lambda\neq 0 är den generella lösningen

u(x)=c1cos(νx)+c2sin(νx)      (λ=ν2)u(x)=c_1\cos(\nu x)+c_2\sin(\nu x)\qquad\quad (\lambda=\nu^2)

Nu är det återigen bara att studera randvillkoren och fortsätta enligt plan. Tänk på att en lösning multiplicerad med en konstant också är en lösning, ett listigt val som  kan underlätta räkningarna är c1=νc_1=\nu.

Svara
Close