Рассмотрим вынужденные колебания ограниченной струны под действием внешней силы , рассчитанной на единицу длины, причем концы ее не закреплены, а двигаются по заданному закону. Решение этой задачи сводится к решению неоднородного волнового уравнения:
при начальных и граничных условиях
, ; (4.54)
. (4.55)
К этой задаче нельзя применить метод Фурье, но задача сводиться к задаче с нулевыми граничными условиями.
Введем вспомогательную функцию:
; (4.56)
, . (4.57)
Будем искать решение в виде суммы двух функций:
, (4.58)
где v – пока неизвестная функция.
Очевидно, что в силу граничных условий (4.55) и (4.57) функция v удовлетворяет нулевым граничным условиям:
, . (4.59)
Начальные условия для функции v:
; (4.60)
. (4.61)
Подставим уравнение (4.58) в исходное уравнение, получим:
,
или
, (4.62)
где
. (4.63)
Решение задачи нахождения функции v сводится к решению уравнения (4.62) при нулевых граничных условиях (4.59) и начальных условиях (4.60), (4.61).