Complex Variables and Partial Differential Equations (3130005)

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

Q5) (c) 

Find the solution of ut = c2 utt together with the initial and boundary conditions u0, t = u2, t = 0 ; t≥0, ux, 0 = 10 ; 0 ≤ x ≤ 2.

Solution of Heat equation:
 
ux, t = ∑n = 1∞ Bn sin nπxL e-n2π2c2tL2
 
Bn = 2L ∫0L fx sin nπxL dx
 
Bn = 22 ∫02 10 sin nπx2 dx
 
Bn = 10 - cos nπx2nπ202
 
Bn = 20 nπ - cos nπ +cos 0 = 20 nπ 1 - cos nπ
 
Bn = 20 nπ 1 - -1n
 
Solution:
 
ux, t = ∑n = 1∞ Bn sin nπxL e-n2π2c2tL2
 
ux, t = ∑n = 1∞ 20 nπ 1 - -1n sin nπx2 e-n2π2c2t4