Yilda matematika , biharmonik tenglama to'rtinchi tartib qisman differentsial tenglama sohalarida paydo bo'lgan doimiy mexanika , shu jumladan chiziqli elastiklik nazariyasi va echimi Stoklar oqadi . Xususan, u reaksiyaga kirishadigan nozik tuzilmalarni modellashtirishda ishlatiladi elastik tashqi kuchlarga.
Notation
Sifatida yozilgan
∇ 4 φ = 0 { displaystyle nabla ^ {4} varphi = 0} yoki
∇ 2 ∇ 2 φ = 0 { displaystyle nabla ^ {2} nabla ^ {2} varphi = 0} yoki
Δ 2 φ = 0 { displaystyle Delta ^ {2} varphi = 0} qayerda ∇ 4 { displaystyle nabla ^ {4}} del operatori va kvadrat Laplasiya operator ∇ 2 { displaystyle nabla ^ {2}} Δ { displaystyle Delta} biharmonik operator yoki bilaplasiya operatori . Yilda Dekart koordinatalari , u yozilishi mumkin n { displaystyle n}
∇ 4 φ = ∑ men = 1 n ∑ j = 1 n ∂ men ∂ men ∂ j ∂ j φ = ( ∑ men = 1 n ∂ men ∂ men ) ( ∑ j = 1 n ∂ j ∂ j ) φ . { displaystyle nabla ^ {4} varphi = sum _ {i = 1} ^ {n} sum _ {j = 1} ^ {n} qismli _ {i} qisman _ {i} qisman _ {j} kısalt _ {j} varphi = chap ( sum _ {i = 1} ^ {n} kısalt _ {i} qisman _ {i} o'ng) chap ( sum _ { j = 1} ^ {n} kısalt _ {j} qisman _ {j} o'ng) varphi.} Bu erda formulada indekslar yig'indisi bo'lganligi sababli, ko'plab matematiklar yozuvlarni afzal ko'rishadi Δ 2 { displaystyle Delta ^ {2}} ∇ 4 { displaystyle nabla ^ {4}}
Masalan, uch o'lchovli Dekart koordinatalari biharmonik tenglama shaklga ega
∂ 4 φ ∂ x 4 + ∂ 4 φ ∂ y 4 + ∂ 4 φ ∂ z 4 + 2 ∂ 4 φ ∂ x 2 ∂ y 2 + 2 ∂ 4 φ ∂ y 2 ∂ z 2 + 2 ∂ 4 φ ∂ x 2 ∂ z 2 = 0. { displaystyle { kısmi ^ {4} varphi ustidan qisman x ^ {4}} + { qisman ^ {4} varphi over qisman y ^ {4}} + { qisman ^ {4} varphi over qism z ^ {4}} + 2 { kısmi ^ {4} varphi over qisman x ^ {2} qisman y ^ {2}} + 2 { qisman ^ {4} varphi over qisman y ^ {2} qisman z ^ {2}} + 2 { qismli ^ {4} varphi over qisman x ^ {2} qisman z ^ {2}} = 0.} Boshqa misol sifatida n - o'lchovli Haqiqiy koordinatalar maydoni kelib chiqmasdan ( R n ∖ 0 ) { displaystyle left ( mathbb {R} ^ {n} setminus mathbf {0} right)}
∇ 4 ( 1 r ) = 3 ( 15 − 8 n + n 2 ) r 5 { displaystyle nabla ^ {4} left ({1 over r} right) = {3 (15-8n + n ^ {2}) over r ^ {5}}} qayerda
r = x 1 2 + x 2 2 + ⋯ + x n 2 . { displaystyle r = { sqrt {x_ {1} ^ {2} + x_ {2} ^ {2} + cdots + x_ {n} ^ {2}}}.} bu ko'rsatib turibdi n = 3 va n = 5 faqat, 1 r { displaystyle { frac {1} {r}}}
Biharmonik tenglamaning echimi a deb ataladi biharmonik funktsiya . Har qanday harmonik funktsiya biharmonik, ammo aksincha har doim ham to'g'ri kelavermaydi.
Ikki o'lchovli qutb koordinatalari , biharmonik tenglama
1 r ∂ ∂ r ( r ∂ ∂ r ( 1 r ∂ ∂ r ( r ∂ φ ∂ r ) ) ) + 2 r 2 ∂ 4 φ ∂ θ 2 ∂ r 2 + 1 r 4 ∂ 4 φ ∂ θ 4 − 2 r 3 ∂ 3 φ ∂ θ 2 ∂ r + 4 r 4 ∂ 2 φ ∂ θ 2 = 0 { displaystyle { frac {1} {r}} { frac { qismli} { qisman r}} chap (r { frac { qismli} { qisman r}} chap ({ frac { 1} {r}} { frac { qismli} { qismli r}} chap (r { frac { qismli varphi} { qisman r}} o'ng) o'ng) o'ng) + { frac {2} {r ^ {2}}} { frac { qismli ^ {4} varphi} { qismli theta ^ {2} qisman r ^ {2}}} + { frac {1} {r ^ {4}}} { frac { qismli ^ {4} varphi} { qismli theta ^ {4}}} - { frac {2} {r ^ {3}}} { frac { kısmi ^ {3} varphi} { qismli theta ^ {2} qismli r}} + { frac {4} {r ^ {4}}} { frac { qismli ^ {2} varphi} { qismli theta ^ {2}}} = 0} o'zgaruvchilarni ajratish yo'li bilan hal qilinishi mumkin. Natijada Mishel eritmasi .
2 o'lchovli bo'shliq
2 o'lchovli holatning umumiy echimi quyidagicha
x v ( x , y ) − y siz ( x , y ) + w ( x , y ) { displaystyle xv (x, y) -yu (x, y) + w (x, y)} qayerda siz ( x , y ) { displaystyle u (x, y)} v ( x , y ) { displaystyle v (x, y)} w ( x , y ) { displaystyle w (x, y)} harmonik funktsiyalar va v ( x , y ) { displaystyle v (x, y)} garmonik konjugat ning siz ( x , y ) { displaystyle u (x, y)}
Xuddi shunday harmonik funktsiyalar 2 o'zgaruvchida kompleks bilan chambarchas bog'liq analitik funktsiyalar , biharmonik funktsiyalar 2 o'zgaruvchida. Biharmonik funktsiyaning 2 o'zgaruvchidagi umumiy shakli ham quyidagicha yozilishi mumkin
Im ( z ¯ f ( z ) + g ( z ) ) { displaystyle operatorname {Im} ({ bar {z}} f (z) + g (z))} qayerda f ( z ) { displaystyle f (z)} g ( z ) { displaystyle g (z)} analitik funktsiyalar .
Shuningdek qarang
Adabiyotlar
Erik Vaytshteyn, CRC Matematikaning ixcham ensiklopediyasi , CRC Press, 2002 yil. ISBN 1-58488-347-2. S I Hayek, Fan va muhandislik sohasida rivojlangan matematik usullar , Marsel Dekker, 2000 yil. ISBN 0-8247-0466-5. J P Den Xartog (1987 yil 1-iyul). Materiallarning rivojlangan mustahkamligi . Courier Dover nashrlari. ISBN 0-486-65407-9 Tashqi havolalar
