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計算演習

偏微分方程式コース

毎回ちがう数値で出題されます。解けなくても、ヒントと解説を見てからもう一度挑戦できます。

1PDEの分類 — 定常・拡散・伝播

計算で確かめる

動かして掴んだ感覚を、式と言葉で確かめます。間違えても、ヒントと解説で戻れます。

確認 1 / 3

2階線形PDE auxx+buxy+cuyy=0a u_{xx}+b u_{xy}+c u_{yy}=0a=1, b=5, c=4a=1,\ b=5,\ c=4 のとき、判別式 b24acb^2-4ac の符号からこの方程式は何型ですか?

確認 2 / 3

2階線形PDE auxx+buxy+cuyy=0a u_{xx}+b u_{xy}+c u_{yy}=0a=5, b=5, c=5a=5,\ b=-5,\ c=5 のとき、判別式 b24acb^2-4ac の値はいくつですか?

確認 3 / 3

熱方程式 ut=αuxxu_t=\alpha u_{xx} を解くのに必要な初期条件はいくつですか?

2熱方程式 — 拡散と平滑化

計算で確かめる

動かして掴んだ感覚を、式と言葉で確かめます。間違えても、ヒントと解説で戻れます。

確認 1 / 3

熱方程式のモード sin(nπx)\sin(n\pi x) の固有値は λn=α(nπ)2\lambda_n=\alpha(n\pi)^2 です。α=3, n=2\alpha=3,\ n=2 のとき λn/π2=αn2\lambda_n/\pi^2=\alpha n^2 はいくつですか?

確認 2 / 3

熱方程式のモードの減衰率は λnn2\lambda_n\propto n^2 です。n1=6n_1=6n2=3n_2=3 のモードで、減衰率の比 λn1/λn2=(n1/n2)2\lambda_{n_1}/\lambda_{n_2}=(n_1/n_2)^2 はいくつですか?

確認 3 / 3

熱方程式のモード sin(nπx)\sin(n\pi x) の振幅は eα(nπ)2te^{-\alpha(n\pi)^2t} で減衰します。α(nπ)2t=3\alpha(n\pi)^2t=3 となる時刻での振幅は、初期振幅の何倍ですか?

3波動方程式 — 伝播と反射

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4ラプラス方程式 — 調和関数

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5変数分離とフーリエ

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6数値解 — 差分法

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