Учебник - Методы решения основных задач уравнений математической физики - Колесникова, страница 8
Описание файла
PDF-файл из архива "Учебник - Методы решения основных задач уравнений математической физики - Колесникова", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "уравнения математической физики (умф)" из 9 семестр (1 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве МФТИ (ГУ). Не смотря на прямую связь этого архива с МФТИ (ГУ), его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 8 страницы из PDF
ª.−Φ′′ (ϕ)| ®¤®-¬¥àë© ®¯¥à â®à âãଠ{¨ã¢¨««ï. ®«ã稫 áì § ª®¬ ï§ ¤ ç (á¬. á. 47):½Φ′′ (ϕ) + µ2 Φ(ϕ) = 0,⇐⇒Φ(ϕ + 2π) = Φ(ϕ)⇐⇒ Φ0 (ϕ) = 1, Φn (ϕ) = An cos nϕ + Bn sin nϕ,Φ(ϕ)n ∈ N.®¯à¥¤¥«¨«¨áì. ª ª ª ¬ë ¤¥«¨«¨ ¯¥à¥¬¥ë¥ ¢ýத®¬þ ãà ¢¥¨¨, ¥ ¢ ᮮ⢥âáâ¢ãî饬, â® à¥è¨¬ ãà ¢¥¨¥ ¨ ¤«ïr(rR′ (r))′R(r)R:= n2 ⇐⇒ r2 R′′ (r) + rR′ (r) − n2 R(r) = 0 ⇒⇒⇒DnRn (r) = Cn rn + n , n = 1, 2, . . .r(â. ª. íâ® ãà ¢¥¨¥ ©«¥à )⇒ R0 (r) = C0 + D0 ln r,âáî¤ á«¥¤ã¥â, çâ® ¬ë ¯®«ã稫¨ à¥è¥¨ï ãà ¢¥¨ï ¯« á ¢ ¢¨¤¥v0 (r, ϕ) = R0 (r) = C0 + D0 ln r, n = 0,µ¶Dnvn (r, ϕ) = Rn (r)Φn (ϕ) = Cn rn + n (An cos nϕ + Bn sin nϕ),rn = 1, 2, .
. .III.¥¯¥àì, ¢ § ¢¨á¨¬®á⨠®â ⮣®, ª ªãî ¨§ âàñå § ¤ ç à¥-è ¥¬, ¡ã¤¥¬ ¨áª âì à¥è¥¨¥ ¢ ¢¨¤¥ ä®à¬ «ì®£® àï¤ , 㤮¢«¥â¢®àïî饣® ᮮ⢥âáâ¢ãî騬 ãá«®¢¨ï¬ ¯à¨r=0¨«¨= ∞.1) ᫨ § ¤ ç ¢ãâਠªà㣠, â®u(r, ϕ) = C0 +∞X156rn (An cos nϕ + Bn sin nϕ).r=2) ᫨ § ¤ ç ¢¥ ªà㣠, â®u(r, ϕ) =∞X1(An cos nϕ + Bn sin nϕ) + C0 .rn13) ᫨ § ¤ ç ¢ ª®«ìæ¥, â®u(r, ϕ) = C0 + D0 ln r +¶∞ µXDnCn rn + n cos nϕ+r1¶∞ µXBnnAn r + n sin nϕ.+r16.2.
ª ©â¨ ç á⮥ à¥è¥¨¥, ¥á«¨ ᢮¡®¤ë© ç«¥f (r, ϕ) = ar n cos mϕ(n + 2)2 6= m2 ?¨«¨f (r, ϕ) = ar n sin mϕ,◮ í⮬ á«ãç ¥ à¥è¥¨¥ ¬®¦® ¨áª âì ¢ ¢¨¤¥ uç áâ == brn+2 cos mϕ, â. ¥. 㢥«¨ç¨¢ á⥯¥ì r 2. ®¤áâ ¢«ï¥¬11¢ ãà ¢¥¨¥ urr + r ur + 2 uϕϕ = ar n cos mϕ:rb(n + 2)(n + 1)r cos mϕ + b(n + 2)rn cos mϕ − bm2 rn cos mϕ =a= arn cos mϕ ⇐⇒ b =.(n + 2)2 − m2n¨¤®, çâ® â ª ¬®¦® ¤¥« âì, ¥á«¨(n + 2)2 6= m2 .◭6.3. ª ©â¨ ç á⮥ à¥è¥¨¥, ¥á«¨ ᢮¡®¤ë© ç«¥f (r, ϕ) = ar n cos mϕ(n + 2)2 = m2 ?◮ í⮬ á«ãç ¥¨«¨f (r, ϕ) = ar n sin mϕ,rn+2 cos(n + 2)ϕï¥âáï à¥è¥¨¥¬ ãà ¢¥-¨ï ¯« á . ¥è¥¨¥ ¨é¥âáï ¢ ¢¨¤¥¯à¨¬¥à 18).ਬ¥à 17.◮uç áâ = ϕ(r) cos mϕ(á¬.◭½y2,∆u =r < 2,u|r=2 = sin ϕ + 34 cos ϕ − 23 cos 2ϕ.饬 ç á⮥ à¥è¥¨¥ ¢ ¢¨¤¥uç áâ = ar4 + br4 cos 2ϕ ⇒⇒ 12ar2 + 4ar2 + 12br2 cos 2ϕ + 4br2 cos 2ϕ − 4br4 cos 2ϕ =57=r4r4r2 r2 cos 2ϕ−⇒ uç áâ =−cos 2ϕ2232 24¥« ¥¬ ᤢ¨£:r4r4v =u−+cos 2ϕ ⇒32 24½∆v = 0, r < 2,v|r=2 = − 21 + sin ϕ + 43 cos ϕ. ª ª ª íâ® § ¤ ç ¨à¨å«¥ ªà㣥, â® à¥è¥¨¥ 室¨âáïýãáâ®þ:4 ³r´1 ³r´sin ϕ +cos ϕ.v=− +223 2⢥â.r4 − r4 cos 2ϕ − 1 + r sin ϕ + 2r cos ϕ.u = 32223( 24cos 3ϕ, r > 2,∆u =5ਬ¥à 18.◮◭ru|r=2 = sin 2ϕ + cos ϕ. í⮬ ¯à¨¬¥à¥, ¥á«¨ 㢥«¨ç¨âì á⥯¥ì 2, â®cos 3ϕr3ï¢-«ï¥âáï à¥è¥¨¥¬ ãà ¢¥¨ï ¯« á .
®í⮬ã ç á⮥ à¥è¥¨¥ ¤® ¨áª âì ¢ ®¡é¥¬ ¢¨¤¥:uç áâ = f (r) cos 3ϕ ⇒ r2 f ′′ (r) + rf ′ (r) − 9f (r) = r−3 ,Bf®¤®à (r) = Ar3 + 3 .r¨¤®, çâ® ¨¬¥¥â ¬¥áâ®à¥§® á :fç áâ = br−3 ln r ⇒⇒ 12br−3 ln r − 7br−3 − 3br−3 ln r + br−3 − 9br−3 ln r = r−3 ⇐⇒1ln r⇐⇒ b = − ⇒ fç áâ = − 3 .66r ª ç¥á⢥ ç á⮣® à¥è¥¨ï ¬®¦® ¢§ïâì− ln r3 cos 3ϕ.6r¥« ¥¬ ᤢ¨£:v =u+58ln rln rcos 3ϕ ⇐⇒ u = v − 3 cos 3ϕ ⇒36r½ 6r∆v = 0, r > 2,⇒ v|ln 2r=2 = sin 2ϕ + cos ϕ + 48 cos 3ϕ.®«ãç¥ ï § ¤ ç ¨à¨å«¥ à¥è ¥âáï ãáâ®:µ ¶µ ¶2µ ¶3222ln 2v=cos 3ϕ.cos ϕ +sin 2ϕ +rrr48(ln 2 − ln r) cos 3ϕϕ.u = 2 cos+ 4 sin2 2ϕ +rr6r322 ∆u = 12(x − y ), 1 < r < 2,ur |r=1 = −6 cos 2ϕ + 16 sin 4ϕ,ਬ¥à 19.u |1r r=2 = 28 cos 2ϕ + 2 sin 4ϕ.◭⢥â.◮ ¬¥â¨¬, çâ®12(x2 −y 2 ) = 12r2 cos 2ϕ.®í⮬㠨饬 ç áâ-®¥ à¥è¥¨¥ ¨ ¤¥« ¥¬ ᤢ¨£:uç áâ = r4 cos 2ϕ ⇒ v = u − r4 cos 2ϕ ⇒ ∆v = 0,⇒ vr |r=1 = −10 cos 2ϕ + 16 sin 4ϕ,1v |r r=2 = −4 cos 2ϕ + 2 sin 4ϕ.¥¯¥àì ¨é¥¬ à¥è¥¨¥ § ¤ ç¨:µ¶µ¶bd24v = cos 2ϕ ar + 2 + sin 4ϕ cr + 4 + C.rr®¤áâ ¢«ï¥¬ ¢ ªà ¥¢ë¥ ãá«®¢¨ï:−10 cos 2ϕ + 16 sin 4ϕ == cos 2ϕ(2a − 2b) + sin 4ϕ(4c − 4d),⇐⇒−4 cos 2ϕ + 12 sin 4ϕ =´³´³4d= cos 2ϕ 4a − 2b8 + sin 4ϕ 32c − 32 .½64a = − 1115 , b = 4 15 ,⇐⇒c = 0, d = −4.´³cos 2ϕ42 + 64 − 4 sin 4ϕ+⢥â.
u(r, ϕ) = r cos 2ϕ+−11r2415rr+ C.ਬ¥ç ¨¥. ¡à â¨â¥ ¢¨¬ ¨¥ â®, çâ® ¯à¨à¥è¥¨¨ § ¤ ç¨ ¥©¬ ¬ë ¥ ®¯à¥¤¥«¨«¨ ç¨á«®C.â® ¯à -¢¨«ì®, ¯®â®¬ã çâ® à¥è¥¨¥ § ¤ ç¨ ¥©¬ ¤«ï ãà ¢¥¨ï ¯« á ®¯à¥¤¥«¥® á â®ç®áâìî ¤® ¯à®¨§¢®«ì®© ¯®áâ®ï®©.◭59§ 7.¥â®¤ ãàì¥ á ¯à¨¬¥¥¨¥¬ áä¥à¨ç¥áª¨åäãªæ¨©7.1. 奬 à¥è¥¨ï¥¯¥àì ¡ã¤¥¬ à¥è âì ªà ¥¢ë¥ § ¤ ç¨ ¤«ï ¢ãâ८áâ¨è à , ¢¥è®á⨠è à ¨ è ஢®£® á«®ï. ¤ ç 14. ¤ ç 15. ¤ ç 16.I. ∆u = f (r, ϕ, θ), r < R0 ,(αu + βur )|r=R0 = u0 (ϕ, θ), u(r, ϕ + 2π, θ) = u(r, ϕ, θ). ∆u = f (r, ϕ, θ), r > R0 ,(αu + βur )|r=R0 = u0 (ϕ, θ), u(r, ϕ + 2π, θ) = u(r, ϕ, θ).∆u = f (r, ϕ, θ), R1 < r < R2 ,(α1 u + β1 ur )|r=R1 = u0 (ϕ, θ),(α u + β2 ur )|r=R2 = u1 (ϕ, θ), 2u(r, ϕ + 2π, θ) = u(r, ϕ, θ). ª ¢á¥£¤ ¯à¨ à¥è¥¨¨ ãà ¢¥¨ï ã áá® á ç « -室¨¬ ç á⮥ à¥è¥¨¥ ¨ ᢮¤¨¬ á ¯®¬®éìî ᤢ¨£ ª à¥è¥¨îãà ¢¥¨ï ¯« á .II.®í⮬ãáà §ã çñ¬á®¢â®à®£®¯ãªâ :è âì ãà ¢¥¨¥ ¯« á | ¨é¥¬ à¥è¥¨¥ ¢ ¢¨¤¥¡ã¤¥¬à¥-u(r, ϕ, θ) == R(r)V (ϕ, θ):µ¶d2 dR(r)V (ϕ, θ)r+drdrµ¶∂V (ϕ, θ)R(r) ∂ 2 V (ϕ, θ)R(r) ∂= 0 ⇐⇒sin θ++sin θ ∂θ∂θ∂ϕ2sin2 赶1 d2 dR(r)⇐⇒r=R(r) drdr¶µµ¶∂V (ϕ, θ)1 ∂ 2 V (ϕ, θ)1 ∂1= λ.sin θ+=−V (ϕ, θ) sin θ ∂θ∂θ∂ϕ2sin2 赶³´1 ∂ sin θ ∂ + 1∂2¯¥à â®à − §ë¢ ¥âáï22sin θ ∂θ∂θsin θ ∂ϕ®¯¥à â®à®¬ ¥«ìâà ¬¨.
©¤ñ¬ ᮡáâ¢¥ë¥ äãªæ¨¨ ¨ ᮡáâ-60¢¥ë¥ § ç¥¨ï § ¤ ç¨−µ∂V (ϕ, θ)1 ∂sin θ ∂θ sin θ∂θ³V (ϕ + 2π, θ) = V (ϕ, θ).¯ïâìà §¤¥«¨¬´∂ 2 V (ϕ, θ)+ 12∂ϕ2sin θ¯¥à¥¬¥ë¥:¶= λV (ϕ, θ),V (ϕ, θ) = Φ(ϕ)Θ(θ) ⇒′′sin θ (sin θ · Θ′ (θ))′ − λ sin2 θ = Φ (ϕ) = −µ2 .⇒ − Θ(θ)Φ(ϕ)®ï¢¨« áì § ª®¬ ï § ¤ ç âãଠ{¨ã¢¨««ï:½Φ′′ (ϕ) + µ2 Φ(ϕ) = 0,⇐⇒Φ(ϕ + 2π) = Φ(ϕ)⇔ µ2 = k 2 ⇒ Φ0 (ϕ) = 1, Φk (ϕ) = Ak cos kϕ + Bk sin kϕ, k ∈ N,¨ ¥§ ª®¬®¥ ãà ¢¥¨¥−1 dsin θ dθµsin θdΘ(θ)d趤¥« ¥¬ § ¬¥ã ¯¥à¥¬¥ëå:+ k2Θ(θ)= λΘ(θ).sin2 θξ = cos θ, ξ ∈ [−1; 1].à ¢¥-¨¥ ¯à¨¬¥â ¢¨¤ ãà ¢¥¨ï âãଠ{¨ã¢¨««ï:d−dk22 dΘ(ξ)(1 − ξ )+Θ(ξ) = λΘ(ξ),dξ1 − ξ2ã ª®â®à®£®, ¯¥à¢ë© ¢§£«ï¤, ¥â ¨ª ª¨å ªà ¥¢ëå ãá«®¢¨©.θ ∈ [0; π], â.
¥.ξ = 1 ¨ ξ = −1. ¬¥â¨¬, çâ® ¯à¨ à¥è¥¨¨ è¨å § ¤ ç¥áâìθ=0ਨθ = π,¨«¨ ¢ ®¢ëå ¯¥à¥¬¥ëåí⮬ ¢ íâ¨å â®çª åp(ξ) = 0.â®, ¢ ᨫ㠮âáâ㯫¥¨ï á. 48®§ ç ¥â, çâ® ¬®¦¥â áãé¥á⢮¢ âì ¥ ¡®«¥¥ ®¤®£® à¥è¥¨ï,[−1; 1].[−1; 1] ¨£à ¥â à®«ì®£à ¨ç¥®£® ¢¬¥áâ¥ á ¯à®¨§¢®¤®© ®â१ª¥á«®¢¨¥ ®£à ¨ç¥®á⨠®â१ª¥®¤-®à®¤ëå ªà ¥¢ëå ãá«®¢¨© ¤«ï § ¤ ç¨ âãଠ{¨ã¢¨««ï:(³´d (1 − ξ 2 ) dΘ(ξ) +− dξdξ|Θ(ξ)| < ∞, ξ ∈ [−1; 1].k02Θ(ξ) = λΘ(ξ), ξ ∈ [−1; 1],1 − ξ2k = 0:³´d (1 − ξ 2 ) dΘ(ξ) = λΘ(ξ),− dξdξ|Θ(ξ)| < ∞, ξ ∈ [−1; 1]. áᬮâਬ á ç « § ¤ çã ¯à¨(61®«ã祮¥ ãà ¢¥¨¥ §ë¢ ¥âáïãà ¢¥¨¥¬ ¥¦ ¤à ,ξ ∈ [−1; 1] à¥λ = n(n + 1), n ∈ N ∪ {0}, ¨ ®® ¢ëà -ª®â®àë© ¤®ª § «, çâ® ®£à ¨ç¥®¥ ®â१ª¥è¥¨¥ áãé¥áâ¢ã¥â, ¥á«¨¦ ¥âáï ä®à¬ã«®©Θn (ξ) = Pn (ξ) =£¤¥1 dn 2(ξ − 1)n ,2n n! dξ nPn (ξ) §ë¢ ¥âáï ¯®«¨®¬®¬n ∈ N ∪ {0},¥¦ ¤à (¤à㣮£®, «¨¥©®¥§ ¢¨á¨¬®£® á í⨬ ¨ ®£à ¨ç¥®£® ¢¬¥áâ¥ á ¯¥à¢®© ¯à®¨§¢®¤®© à¥è¥¨ï ®â१ª¥ ¥â).
®«¨®¬ë ¥¦ ¤à ®àâ®-R1[−1; 1]: −1 Θn (ξ)Θm (ξ) dξ = 0, n 6= m,¯®«ãî ¢ L2 [−1; 1] á¨á⥬ã.£® «ìë ®â१ª¥¯à¥¤áâ ¢«ïîââ ª,(³´d (1 − ξ 2 ) dΘ(ξ) = n(n + 1)Θ(ξ),− dξdξ⇐⇒|Θ(ξ)| < ∞, ξ ∈ [−1; 1],1 dn 2⇐⇒ Θn (ξ) = Pn (ξ) = n(ξ − 1)n ,2 n! dξ n¨n ∈ N ∪ {0}.®£¤ à¥è¥¨¥¬ § ¤ ç¨(³´d (1 − ξ 2 ) dΘ(ξ) +− dξdξ|Θ(ξ)| < ∞,ξ ∈ [−1; 1]k02Θ(ξ) = n(n + 1)Θ(ξ),1 − ξ2¯à¨ ª ¦¤®¬ 䨪á¨à®¢ ®¬ § 票¨k0ïîâáï â ª §ë-¢ ¥¬ë¥ ¯à¨á®¥¤¨ñë¥ ¯®«¨®¬ë ¥¦ ¤à :Θkn0 (θ) = Pnk0 (ξ) = (1 − ξ 2 )k02d k0Pn (ξ) ⇐⇒dξ k⇐⇒ Pnk0 (ξ) = sink0 θ · Pn(k0 ) (cos θ),¨á⥬ ⮣® «ì n ∈ N ∪ {0},k0 6 n.{Pnk0 (θ)}, n > k0 , nR = k0 , k0 + 1, k0 + 2, . . . ®à1k0 (ξ) dξ = 0, n 6= m ®â१ª¥ [−1; 1]: −1 Pnk0 (ξ)Pm(¯à®¨§¢®¤ë¥ ®¤®£® ¯®à浪 ã ¯®«¨®¬®¢ à §ëå á⥯¥¥©) ¨ï¢«ï¥âáï ¯®«®© ¢L2 [−1; 1].¨¤®, çâ® ª ¦¤®¬ã+1䨪á¨à®¢ ®¬ã n ᮮ⢥âáâ¢ã¥â 2k +ᮡá⢥ëå äãªæ¨© ®¯¥à â®à ¥«ìâà ¬¨:Yn0 (ϕ, θ) = Pn(0) (cos θ) ≡ Pn (cos θ),62Ynk (ϕ, θ)="sink θPn(k) (cos θ) cos kϕ, k = 0, 1, 2, .
. . , n;sin|k| θPn(|k|) (cos θ) sin |k|ϕ, k = −1, −2, . . . , −n,ª ¦¤ ï ¨§ ª®â®àëå §ë¢ ¥âáï áä¥à¨ç¥áª®© äãªæ¨¥©. å «£¥¡à ¨ç¥áª ï á㬬 nPk=−nank Ynk (ϕ, θ)ª®© äãªæ¨¥©. ®¡®§ ç ¥âáïäãªæ¨¥© ¯®à浪 n,⮦¥ ï¥âáï áä¥à¨ç¥á-Yn , §ë¢ ¥âáï áä¥à¨ç¥áª®©¨, ª ª ᮡá⢥ ï äãªæ¨ï ®¯¥à â®à ¥«ìâà ¬¨, 㤮¢«¥â¢®àï¥â ãà ¢¥¨î−µ1 ∂sin θ ∂赶1 ∂ 2 Yn (ϕ, θ)+=∂ϕ2sin2 θ= n(n + 1)Yn (ϕ, θ), n ∈ N ∪ {0},nXank Ynk (ϕ, θ).Yn (ϕ, θ) =∂Yn (ϕ, θ)sin θ∂θ¶k=−n ¬¥â¨¬, çâ® ¯®à冷ª äãªæ¨¨ ®¯à¥¤¥«ï¥âáï á⥯¥ìî ¯®«¨®¬ ¥¦ ¤à (¥§ ¢¨á¨¬® ®â ¯®à浪 ¯à®¨§¢®¤®© ¢ ¯à¨-ᮥ¤¨ñ®¬ ¯®«¨®¬¥).¨á⥬ {Ynk (ϕ, θ)}®à⮣® «ì ¯®¢¥àå®á⨠¥¤¨¨ç-®© áä¥àë ¨ ¯®« ¥© ¢L2 (S1 ). ª ª ª ¤¥«¥¨¥ ¯¥à¥¬¥ëå ¯à®¨á室¨«® ¢ ®¤®à®¤®¬ãà ¢¥¨¨, â® ¯à¨¤ñâáï ©â¨ ¨R(r):µ¶1 ddR(r)r2= λ = n(n + 1) ⇐⇒R(r) drdr⇔ r2 R′′ (r) + 2rR′ (r) − n(n + 1)R(r) = 0 ⇒ Rn (r) = Cn rn +Dn.rn+1ãªæ¨ïµ¶bnnan r + n+1 sink θPn(k) (cos θ)(ck cos kϕ+dk sin kϕ), n ∈ N∪{0},rk6n㤮¢«¥â¢®àï¥â ãà ¢¥¨î ¯« á ¨ §ë¢ ¥âáï è ஢®©äãªæ¨¥©.III.¥¯¥àì ¨é¥¬ à¥è¥¨¥ § ¤ ç¨ ¢ ¢¨¤¥ ä®à¬ «ìëå à冷¢,£¤¥ ª ¦¤®¥ á« £ ¥¬®¥ ï¥âáï à¥è¥¨¥¬ ãà ¢¥¨ï ¯« á :63 ) ¢ãâਠè à ¢ ¢¨¤¥ àï¤ u(r, ϕ, θ) =∞Xαn rn Yn (ϕ, θ) =∞Xrnn=0n=0nXank Ynk (ϕ, θ),r < R,k=−n¡) ¢¥ è à ¢ ¢¨¤¥u(r, ϕ, θ) =n∞∞XX1 Xαnank Ynk (ϕ, θ), r > RY(ϕ,θ)=nrn+1rn+1n=0n=0¨k=−n¢) ¢ãâਠè ஢®£® á«®ï ¢ ¢¨¤¥u(r, ϕ, θ) =¶ n∞ µXBn X knAn r + n+1=sin θPn(k) (cos θ)(Ck cos kϕ+Dk sin kϕ),rn=0k=0R1 < r < R2 .áâ «®áì 㤮¢«¥â¢®à¨âì ªà ¥¢ë¬ ãá«®¢¨ï¬.«ï í⮣®¯à¨¤ñâáï à §«®¦¨âì ¨å ¢ àï¤ë ãàì¥ ¯® áä¥à¨ç¥áª¨¬ äãªæ¨ï¬.ਬ¥à 20. ¤ ç ¨à¨å«¥ ¢ è à¥: ∆u = 0, r < r0 ,u|r=r0 = u0 (ϕ, θ),u(r, ϕ + 2π, θ) = u(r, ϕ, θ).ãáâì ªà ¥¢®¥ ãá«®¢¨¥ à §«®¦¥® ¢ àï¤ ¯® áä¥à¨ç¥áª¨¬◮äãªæ¨ï¬:u0 (ϕ, θ) =∞Pβn Yn (ϕ, θ).n=0®£¤ ∞Xαn r0n Yn (ϕ, θ) =∞Xn=0n=0βn Yn (ϕ, θ) ⇐⇒⇔ αn r0n = βn ⇔ αn =⢥â.∞Pn=064³βn rr0∞Xβnβn⇒ u(r, ϕ, θ) =nr0´nn=0Yn (ϕ, θ).µrr0¶nYn (ϕ, θ).◭ ¬ ¢¨¤¥ ¬ë ¨ç¥£® ¥ ¯®«ã稬, ªà®¬¥ ä®à¬ã« (ª ª ¨¤«ï äãªæ¨© ¥áᥫï), â ª ª ª ¯à¨ à §«®¦¥¨¨ ¯® áä¥à¨ç¥áª¨¬ äãªæ¨ï¬ ¯à¨å®¤¨âáï à ᪫ ¤ë¢ âì ¯® ¯à¨á®¥¤¨ñ묯®«¨®¬ ¬. ¯à¨æ¨¯¥ íâ® ¬®¦® ᤥ« âì â ª. ç « ¬®¦® à §«®¦¨âì, ¯à¨¬¥à,®¡ë箩 âਣ®®¬¥âà¨ç¥áª®© á¨á⥬¥:+∞Pu0 (ϕ, θ)¢ àï¤ ¯®u0 (ϕ, θ) =a0 (θ)2 +(ak (θ) cos kϕ+bk (θ) sin kϕ), § ⥬ ª®íää¨æ¨¥âë ¯® á¨á-k=1⥬¥ ¯à¨á®¥¤¨¥ëå ¯®«¨®¬®¢:ak (θ) =∞Xckn Pnk (θ)=ckn sink θPn(k) (cos θ),n=kn=k£¤¥∞X(k)Rπak (θ) sink θPm (cos θ)dθckm = R0 ³,´2(k)πkdθsinθP(cosθ)m0 «®£¨ç®,bk (r, θ) =∞Xdkn Pnk (θ)=∞Xdkn P sink θPn(k) (cos θ).n=kn=k®í⮬ã, çâ®¡ë ¨§¡¥¦ âì í⮩ £à®¬®§¤ª®áâ¨, ¢ è¨å § ¤ ç å ªà ¥¢ë¥ ãá«®¢¨ï ïîâáï ª®¥ç묨 á㬬 ¬¨ áä¥à¨ç¥áª¨å äãªæ¨©.7.2.