Formule de d'Alembert, équation d'onde

Bonjour s'il vous plait j'ai une question :

je sais calculer avec formule de d'Alembert la solution de l'équation d'onde suivante:
\begin{equation}u_{t t}- u_{x x}=0, \quad u(x, 0)=f(x), \quad u_{t}(x, 0)=g(x), \quad x \in (0,1) , \quad t \in \R^{+}\end{equation}
mais si j'ajoute les conditions aux bord Dirichlet je ne sais pas calculer la solution,
c'est quoi la solution par d'Alembert de:

\begin{equation}u_{t t}- u_{x x}=0, \quad u(x, 0)=f(x), \quad u_{t}(x, 0)=g(x), \quad u(0,t)=u(1,t)=0 , \quad x \in (0,1) \quad t \in \R^{+}\end{equation}

Merci d'avance.

Réponses

  • Il faut passer par la décomposition sur les vecteurs propres de l'opérateur laplacien avec conditions de Dirichlet.
  • Héhéhé
    Je n'ai pas bien compris, est-ce que vous pouvez me citer une référence ou un exemple s'il vous plaît !
    Merci.
  • Bonjour, sauf erreur et si je [me] rappelle bien, tu vas trouver une solution 1-périodique (tu dois prolonger les fonctions initiales...) c'est nécessaire pour que ta solution
    vérifier $u(1,t) = 0$ !! pour la méthode qu'il a mentionné Héhéhé je pense que c'est la séparation des variables, tu peux le trouver facilement sur internet.

    J'ai dit sauf erreur, ça fait longtemps que j'ai vu ce truc.
  • non je ne pense pas, par séparation des variables c'est facile nous obtenons la solution suivante.
    \begin{equation}u(x, t)=\sum_{n=1}^{\infty}\left[A_{n} \cos \left(n \pi t\right)+B_{n} \sin \left(n \pi t\right)\right] \sin \left(n \pi x\right)
    \end{equation} Pour les données initiales suivantes: \begin{equation}
    \begin{aligned}
    u(x, 0) &=\sum_{n=1}^{N} A_{n} \sin \left(n \pi x\right) \\
    u_{t}(x, 0) &=\sum_{n=0}^{N} B_{n} n \pi \sin \left(n \pi x\right)
    \end{aligned}
    \end{equation} Par séparation des variables c'est classique. Moi je cherche par d'Alembert, je n'arrive pas à trouver un exemple sur internet,
    Je pense que ça n'existe même pas !!
  • Entre deux gebrane, si tu sais résoudre avec unicité le problème sans ajout des conditions de Dirichlet. Tu obtiens la solution avec Alembert. Maintenant tu ajoutes les conditions de Dirichlet, soit elle vérifie tes conditions de Dirichlet ou non.
    Le 😄 Farceur


  • gebrane a écrit:
    Entre deux gebrane
    j'ai bien aimé la phrase, XD.

    Si par exemple on a l'équation suivante : $$
    u_{t t}- u_{x x}=0, \quad u(x, 0)=u^{0}(x), \quad u_{t}(x, 0)=u^{1}(x), \quad x \in (0,1) , \quad t \in \R^{+}

    $$ la solution classique par d'Alembert est la suivante. $$

    u(x, t)=\frac{1}{2}(u^{0}(x+ t)+u^{0}(x- t))+\frac{1}{2 } \int_{x- t}^{x+ t} u^{1}(y) \mathrm{d} y .

    $$ Maintenant, si j’ajoute les conditions Dirichlet $$
    u(0,t)=u(1,t)=0,
    $$ vraiment je suis bloqué je ne sais pas qui ce que je peux faire pour déterminer la solution qui vérifie ces conditions.
  • Voyons gebrane, si u donné par la formule de d'Alembert vérifie en plus
    $\begin{equation}\frac{1}{2}(u^{0}( t)+u^{0}(- t))+\frac{1}{2 } \int_{- t}^{t} u^{1}(y) \mathrm{d} y=\frac{1}{2}(u^{0}(1+ t)+u^{0}(1- t))+\frac{1}{2 } \int_{1-t}^{1+ t} u^{1}(y) \mathrm{d} y\end{equation}=0$ ton problème admet une solution sinon les conditions de Dirichlet sont incompatibles avec ta solution)
    Le 😄 Farceur


  • On ne peut pas utiliser la formule de d'Alembert, elle n'est pas valable dans ce contexte.
  • gebrane écrivait:
    Merci gebrane et Héhéhé
    je pense qu'on ne peut pas déterminer la solution explicite dans ce cas en utilisant la formule de d'Alembert.
    il faut utiliser séparation des variables.
    Bon soirée
  • Mais héhé
    Le premier problème est bien posé : existence et unicité des solutions et la solution est donnée par la formule de D'Alembert.
    Apres on ajoute d'autres conditions ( exemple Dirichlet), il y a deux cas:
    la solution vérifie encore ces conditions
    la solution est incompatible avec ces conditions

    exemple classique résoudre -u''=1, u(0)=u'(0)=1 et u(2)=3. Je sais théoriquement que le problème -u''=1, u(0)=u'(0)=1 est bien posé: admet une solution unique. je trouve u et après je teste si ce u vérifie l’hypothèse ajoutée u(2)=3
    Le 😄 Farceur


  • gebrane
    Oui vous avez raison, mais d'une manière générale ce n'est pas nécessaire que la solution vérifie cette condition.
    C
    e qui fait on ne peut pas trouver une solution dans le cas général il faut ajouter cette condition pour la solution.
  • gebrane a compris gebrane (tu)
    Le 😄 Farceur


  • gebrane
    Merci.

    [Inutile de reproduire le message précédent. AD]
  • Le premier problème n'est pas bien posé car il manque des conditions aux bords. Le second l'est mais on ne peut pas utiliser la formule de d'Alembert, qui n'est valable que sur $\R$ (pour la variable d'espace) et non $(0,1)$.
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