Прусаков
Д. В. 
«Первая
краевая задача
для уравнения
теплопроводности
в нецилиндрической
неограниченной
области»  1998- 99
уч. г.                
                                                            14
Введение 3
1.Постановка
задачи	3
2. Оценочный
анализ решения
задачи.	4
2.1. Оценка
решения сверху.	4
2.2. Оценка
решения в виде
интеграла	5
2.3. Выбор интервала
( ) и оценка погрешности	8
3.
Формулировка
результата
в виде теоремы	10
4.
Примеры	11
Заключение 12
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ	13
Введение
В ряде случаев
оказывается
невозможным
или неприемлемым
получение
аналитического
решения поставленной
задачи. Использование
основных теорем
и положений
анализа  позволяет
получить качественную
картину поведения
функции решения
в заданной
области, оценить
скорость сходимости
решения. Такой
подход широко
реализуется
в областях
техники, где
получение
результата
необходимо
с заданной
точностью.
1.Постановка
задачи
В дипломной
работе рассматривается
задача: 
(З)
0.
t
x
	Требуется
привести пример
оценки решения
задачи (З)  в
области 
, и исследовать
полученную
оценку при 
анализ решения
задачи.
Оценка решения
задачи (З) основывается
на принципе
максимума для
уравнения
теплопроводности
: «Всякое решение
уравнения 
в прямоугольнике
, непрерывное
вплоть до границы,
принимает свои
наибольшее
и наименьшее
значения на
нижних или на
боковых его
границах» [2].
2.1. Оценка
решения сверху.
В области t=t
, x=
рассмотрим
решение задачи
:
,
V(0,x) = 
(
x ), x
,                                    (1)
это
решение имеет
вид
[1]:
v (t, x) = 
.
                    (2)
Зафиксируем
некоторое 
и
перейдем к
исходной системе
координат,
тогда (2) в системе
t=t,
x=
будет выглядеть
так:
V(t, x) = 
                 (2’)
Из принципа
максимума
[2]
заключаем,
что:
U( t, x ) 
V( t, x ).                                           (3)
Таким образом
задача сводится
к оценке интеграла
(2).
решения в виде
интеграла
Разобьем интервал
<
x 
на две части
и
,
тогда интеграл
(2’)
запишется
в виде:
V( t, x ) = 
.
                   
(*)
Исследуем
знак подинтегрального
выражения,
принимая во
внимание, то
что 
:
;          
                                  (а)
;          
    
;
где
      
  .        
После проведенного
исследования
видно, что 
Использовав
известное
разложение
,
где Z
0,
,
заменим
экспоненты
во втором интеграле
рядами:
(а) 
;
(б) 
.
В результате
получим :
Здесь:
,
,                                (4.1)
,
.
                         (4.2)
Запишем неравенство
(3) в виде, принимая
во внимание
только одно
слагаемое суммы
ряда:
m=1,
U(t, x) 
 .
     (5)
Выше приведенная
оценка не отражает
качественной
картины и может
быть использована
при дальнейших
исследованиях
задач подобного
вида. ( т .к .фиксированно)
Рассмотрим
другую возможность
оценки неравенства
(3).
пусть 
(т.е.
финитна),
в соответствии
с принципом
максимума:
,                                                 (3’)
при 
где W-
решение
краевой задачи
(З) с начальными
условиями:
Аналогично,
как и выше
здесь:
Таким образом,
(используем
разложение
в ряд Тейлора)
В
итоге,
         (5.1)
Рассмотрим
два случая:
а)
Пусть 
,
тогда в правой
части неравенства
(5.1) третье и четвертое
(3,4) слагаемые
стремятся к
нулю быстрее
любой степени
,
поэтому (5.1) можно
переписать
как:
                   (5.2)
б)
Пусть 
тогда:
где
В
результате
получаем:
                                               (5.3)
2.3. Выбор
интервала (
) и оценка
погрешности
	Зададим
произвольно
некоторую
константу 
>0,
потребовав
чтобы в (5) 
.
при 
.
Неравенство
(5) можно только
усилить, если
                                 (6)
Рассмотрим
общий вид 
:
       ;        (7)
                                   ,
    (7.1)
b=x ( k=1 )
, b=2(k=2)
оценка (7.1) эквивалентна
системе неравенств:
,
откуда: 
.
                                                  (8)
Т. к. в работе
исследуется
поведение
неравенства
(3) при 
то принимаем
что для некоторого
:
.
                        (9)
результата
в виде теоремы
	Обобщая
результаты
всей работы
в целом можно
сформулировать
следующие
теоремы:
1. Пусть
для уравнения
теплопроводности
имеет место
задача
(З)
-
гладкая, непрерывно
- дифференцируемая
функция на 
,а
функция 
ограничена
на R
: 
.
	Тогда
для любого
сколь малого
числа 
можно указать
число
,
такое что имеет
место следующая
оценка «сверху»
решения задачи
(З):
Раскрыв квадратные
скобки, получим:
.
Пусть в имеет
место задача
(З), 
-
монотонная,
неограниченная,
возрастающая
функция, 
тогда:
если 
,
то
2) если 
  то 
Замечанние:видно,
что оценку
полученную
в теореме 2 можно
получить и при
более слабых
ограничениях
4. Примеры
Пусть 
,
             .
Заключение
В дипломной
работе произведена
оценка решения
«сверху» для
уравнения
теплопроводности
с движущей
границей по
заданному
закону. Аналогично,
можно получить
оценку решения
«снизу». Для
этого нужно
рассмотреть
ступенчатую
область, в  которой
для каждой
ступеньки
решение может
быть получено
согласно 2.1 (2) .
Число таких
ступенчатых
областей необходимо
выбрать таким
образом, чтобы
оценка полученная
снизу была
сравнима с
полученной
выше оценкой.
ЛИТЕРАТУРЫ
 А. Н. Тихонов,
А. А. Самарский,
Уравнения
математической
физики. Изд.
«Наука», М. 1966 (с.
230 -233);
С. К. Годунов,
Уравнения
математической
физики. Изд.
«Наука», М. 1973 .
33-34);
 Л. Д. Кудрявцев,
Краткий курс
математического
анализа. Изд.
«Наука», М. 1989.