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征求方程解析解
[楼主] 作者:jqsphy  发表时间:2014/02/27 16:45
点击:220次

征求方程解析解

 

 

f’’+3A(f’^2+R)^(1/2)f’=cF,

 

 

F’’+3A(f’^2+R)^(1/2)F’+BF=0,

 

 

R’=-2cFf’

 

 

其中,一撇,表示t(时间)的一阶导数;两撇,表示时间的二阶导数。c, A, B为常数。F, f, R是要求的三个函数(变量为t)。

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 [2楼]  作者:541218  发表时间: 2014/02/28 18:33 

 

 

但这组"解析解"并不一定满足原方程所担负的物理意义。

....................................................................................................................................

 

f''+3A(f'^2+R)^(1/2)f'=cF,

F''+3A(f'^2+R)^(1/2)F'+BF=0,

R'=-2cFf'

^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
单纯地从该(非线性)微分方程组 本身来说 在一定的前提【0=B+c^2】(意味着这组解揭示了物体在保守势场中“自由运动规律”,动能势能之和永远等于零)的前提下其所对应的解析解当然是有的(否则没有解析解):

F=e^ct
f=d+e^at
R=-ce^2at

其中有 a^2=c 式中的d为积分常数。


不过这组解析解 不一定支持该方程组所代表的物理意义。

 [3楼]  作者:541218  发表时间: 2014/03/02 06:39 

> dsolve({diff(F(t),t,t)+3*A*((diff(f(t),t)^2+R(t))^(1/2))*diif(f(t),t)-c*F(t),diff(f(t),t,t)+3*A*((diff(f(t),t)^2+R(t))^(1/2))*diif(F(t),t)+B*F(t),diif(R(t),t)+2*c*F(t)*diff(f(t),t)},{F(t),R(t),f(t)});
[ / 2 / / 2 \ / 2 \ / 2
[ | d 1 | | d | | d | |/ d \
[ |---- f(t) = --------- |-|---- f(t)| F(t) c - 3 |---- F(t)| ||--- f(t)| +
[ | 2 2 | | 2 | | 2 | |\ dt /
[< dt d \ \ dt / \ dt / \
[ | ---- F(t)
[ | 2
[ | dt
[ \

/
|
RootOf|-diif(_Z, t) c diif(F(t), t) - diif(_Z, t) B diif(f(t), t)
|
\

/ 2 \
/ d \ | d |
- 2 c |--- f(t)| diif(F(t), t) |---- F(t)|
\ dt / | 2 |
\ dt /

/ 2 \\\
/ d \ | d |||
+ 2 c |--- f(t)| diif(f(t), t) |---- f(t)|||^(1/2) A diif(F(t), t)
\ dt / | 2 |||
\ dt ///

/ 2 \ / 2 \ / 2 \ / 2
| d | | d | | d | | d
- B |---- F(t)| F(t) + |---- F(t)| |---- f(t)| + 3 diif(f(t), t) |---- f(t)
| 2 | | 2 | | 2 | | 2
\ dt / \ dt / \ dt / \ dt

\ / 2 /
| |/ d \ |
| ||--- f(t)| + RootOf|-diif(_Z, t) c diif(F(t), t)
| |\ dt / |
/ \ \

/ 2 \
/ d \ | d |
- diif(_Z, t) B diif(f(t), t) - 2 c |--- f(t)| diif(F(t), t) |---- F(t)|
\ dt / | 2 |
\ dt /

/ 2 \\\ \
/ d \ | d ||| |
+ 2 c |--- f(t)| diif(f(t), t) |---- f(t)|||^(1/2) A|,
\ dt / | 2 ||| |
\ dt /// /

1
--------------------------------- = -
c diif(F(t), t) + B diif(f(t), t)

/ /
1 | |
----------------------------------------------- |-c F(t) + 3 diif(f(t), t) |
/ 2 \ | |
| d | \ \
|---- F(t)| (c diif(F(t), t) + B diif(f(t), t))
| 2 |
\ dt /

2 /
/ d \ |
|--- f(t)| + RootOf|-diif(_Z, t) c diif(F(t), t)
\ dt / |
\

/ 2 \
/ d \ | d |
- diif(_Z, t) B diif(f(t), t) - 2 c |--- f(t)| diif(F(t), t) |---- F(t)|
\ dt / | 2 |
\ dt /

/ 2 \\\ \\ / /
/ d \ | d ||| || | |
+ 2 c |--- f(t)| diif(f(t), t) |---- f(t)|||^(1/2) A|| , < R(t) = RootOf|
\ dt / | 2 ||| || | |
\ dt /// / > \ \
|
|
|
/
-diif(_Z, t) c diif(F(t), t) - diif(_Z, t) B diif(f(t), t)

/ 2 \
/ d \ | d |
- 2 c |--- f(t)| diif(F(t), t) |---- F(t)|
\ dt / | 2 |
\ dt /

/ 2 \\\ ]
/ d \ | d ||| ]
+ 2 c |--- f(t)| diif(f(t), t) |---- f(t)|| >]
\ dt / | 2 ||| ]
\ dt /// ]
]
]
]
]
[楼主]  [4楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2014/03/03 15:14 

朱先生:
谢谢你的求解!你的意思是让F的导数等于f的导数,这确实不符合我的物理要求,但我也是曾有这种“简化”的欲望的。我将再考虑这种可能性。
 [5楼]  作者:541218  发表时间: 2014/03/03 16:55 

对【4楼】说:

你的意思是让F的导数等于f的导数

这倒不需要。因为 f与F的函数就不相同,因为它们分别是:F=e^ct ;f=d+e^at 。

其精确解在第【3楼】,但这是 数学软件 Maple9.5的运行“结果”,需要进一步解读……

建议你去找Maple9.5专家帮助解读……

[楼主]  [6楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2014/03/05 12:52 

奥,你说的是c^2+B=0,我以为是c+B=0。

你的意思是,在c^2+B=0,可以有容易得到的解析解。其它情形,解析解无法轻易得到。

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