Complex Variables and Partial Differential Equations (3130005)

BE | Semester-3   Winter-2019 | 26-11-2019

Q5) (a) 

Using method of separation of variables, solve ∂u ∂x  = 2∂u ∂t  + u.

Let, ux,y = Xx · Yy = X · Y
 
⇒∂u∂x = ux = X' · T  &  ∂u∂t = ut = X · T'
 
Now, ∂u ∂x  = 2∂u ∂t  + u
 
⇒ X' · T = 2X · T' + X · T
 
→ Dividing by X · T both the sides,
 
⇒ X' · T X · T = 2 X · T' X · T +  X · T X · T 
 
⇒  X' X = 2  T' T + 1 = K
 
∎   X' X = K ⇒  1 XdX = K dx ⇒ log X = Kx + C ⇒X = c1 eKx
 
∎ 2  T' T + 1 = K ⇒  1 TdT =  K-1 2 dt ⇒ log T =  K-1 2 t + C ⇒T = c2 e K-1 2 t
 
Solution: 
 
ux,y = X · T =  c1 eKx  c2 e K-1 2 t