【正确答案】解这里只扼要叙述本题的关键求解步骤,由于在这个初值问题中出现了非齐次的边界条件,必须先将其齐次化。为此,令其中应满足边界条件
有界, ,
而则满足定解问题
其中
由于此定解问题中的微分方程是非齐次的,故必须按照相应齐次问题本征函数展开。解的展开,其中是贝塞耳函数的第i个正零零点,非齐次项的展开
展开系数为
初条件的展开
展开系数为
。
将以上展开代入方程及初始条件,根据本征函数的正交性即可导出
和满足的常微分方程初值问题
求出及,代回到上面的相关各式中,就可以得到整个定解问题的解。
【答案解析】