Complex Variables and Partial Differential Equations (3130005)

BE | Semester-3   Summer-2020 | 27-10-2020

Q5) (b)

Using method of separation of variables, solve 2ux = ut + u, ux, 0 = 4e-3x.

Let, ux, t = Xx · Tt = X · T
 
ux = X' · T   &   ut = X · T'
 
Now, 2ux = ut + u
 
2 X' · T = X · T' + X · T
 
Dividing by X∙Y both the sides,
 
2X' · T X · T  = X · T' X · T  + X · T X · T 
 
2X' X   =  T'  T  + 1
 
2X' X   = T' T  + 1 = k
 
2X' X   = k  1 X dX =  k 2dx  log X =  kx 2 + c  X = c1e kx 2
 
T' T   + 1 = k  1 T dT = k - 1dt  log T = k - 1t + c  T = c2ek - 1t
 
Solution:
 
ux, t = X · T = c1e kx 2c2ek - 1t     -----1
 
Now, ux, 0 = 4e-3x
 
By 1, We have  
 
ux, 0 = c1e kx 2c2ek - 10 
 
4e-3x = c1 c2 e kx 2 
 
c1 c2 = 4   &   k 2=-3 c1 c2 = 4   &  k=-6 
 
Solution:
 
ux, t = 4 e-3x e-7t = 4 e-3x-7t