Файл: Власов, А. Г. Методы расчета эмиссионных электронно-оптических систем.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2024
Просмотров: 79
Скачиваний: 0
П Р И Л О Ж Е Н И Е 2
ДОКАЗАТЕЛЬСТВОМИНИМАЛЬНОСТИОСНОВНОЙКООРДИНАТНОЙСИСТЕМЫ
ФУНКЦИЙ
Пусть D — цилиндр в пространстве Rs, причем в D задана система функций
„ |
N |
7 / knr \ • |
kn (г — а) |
V 4 |
|||
Fn = |
2 j |
sin |
, ß _ a— + аг + Ь, |
*=i
где г = а и z " Р — координаты оснований цилиндра. Полнота этой системы
вС (G), где G — осесимметричная область и G £ D, доказана в приложении 1. Пусть г = R (s) и г = z (s) — параметрические уравнения границы меридио
нального сечения G:
|
|
= |
» - > , |
2 . . . . |
Тогда |
{/„} минимальна в С° (G). |
существует пи— такое, |
что по всякому |
|
Предположим |
противное; тогда |
|||
8 > 0 |
может быть |
найдено {сх*е}о» |
удовлетворяющее неравенство |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
(я. |
г>| |
|
<*• |
|
|
|
|
|
|
|
|
k + n« |
|
|
|
| с |
(ÖG) |
|
|
||
Но тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fno К |
2) - |
S |
|
|
("О- 2) I |
|
< e> |
|
|
|||
|
|
|
|
|
кфп° |
|
|
|
||c(Q„) |
|
|
|
||
где |
Qo — отрезок, образующий |
цилиндр |
с |
радиусом |
га. Из этого неравенства |
|||||||||
следует неминимальность |
системы |
{sin плг} |
в |
С (G), |
что неверно. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П Р И Л О Ж Е Н И Е .3 |
||
|
ДОКАЗАТЕЛЬСТВОРЕГУЛЯРНОСТИАЛГОРИТМАСШИВАНИЯ |
|
||||||||||||
|
|
|
ГАРМОНИЧЕСКИХРЕШЕНИЙ |
|
|
|
||||||||
|
Требуется найти U (р), если р £ м = |
Rs\ |
S; АU = |
0, причем U (р) убывает |
||||||||||
на бесконечности не медленнее, чем 0 (1/ I г |); |
U \s = |
F (s). |
|
|
||||||||||
|
Строим |
— гармоническое |
приближение U в |
метрике С (со), т. е. по |
||||||||||
заданному 8 пытаемся найти такое |
|
(в), чтобы удовлетворялось неравенство |
||||||||||||
|
|
|
|
I U — (/(М) ||с (и) < |
8. |
|
|
|
(400) |
|||||
|
|
|
Пусть и т) |
|
Um (Р). |
р £ |
“ П |
|
(401) |
|||||
|
|
|
Уѵм {р), |
р£ |
м2. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Из теории гармонических функций известно [73], что для выполнения ус |
|||||||||||||
ловия (400) необходимо и достаточно выполнить условие |
|
|
||||||||||||
|
II и — и м\с ( S ) |
+ |
I UM — Ѵм |с (So) + |
|
д£м |
1д м \ |
< е |
(402) |
||||||
|
|
дп |
||||||||||||
|
|
|
дп | | c ( S „ ) |
|
|
|||||||||
где |
S 0 — поверхность |
сшивания (рис. 47); |
8 > 0 . |
S 0 |
задано Л4 функций си |
|||||||||
|
Пусть, согласно формуле (24), на поверхности |
|||||||||||||
стемы Фа (р), |
полной в метрике С (S0), где р £ |
S 0. По |
[21 ] |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
Um = u0+ |
£ |
Ск11к’ |
Ѵм = |
ѵ0 + |
£ |
ckvk. |
|
(403) |
||||
|
|
|
|
k=l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
159
Теорема главы I и изложенный выше алгоритм позволяют выполнить ус ловия
|
|
|
еЛ |
|
|
|
|
(S„) < Г ( Л Г + Т ) ; |
|
|
|||
\\uk -1 k ic |
|
|
8/4 |
|
|
(404) |
(S) < 3 ( Л Г П ) ; |
|
|||||
\uk ~ vk Ile ( S 0 U S ) |
< з |
8/4 |
|
> |
|
|
( М + |
!) |
|
||||
где к — 0, 1, 2, 3, . . .; f0 — F (s); |
/& = |
0; |
А — постоянная. |
(405) |
||
|
|
|
Выберем |
конический слой |
Q ши |
|
|
риной 2км, окружающий поверхность |
|||||
|
S 0 |
и имеющий прямоугольное |
сече |
|||
|
ние, |
для |
которого след S 0 — средняя |
линия (рис. |
47). |
Обозначим |
|
|
||
Q П ®2 = |
ffl4( |
|
®j \ ^ 0 = |
^4’ I |
(406) |
|
Q П ®1 = |
®з! |
|
® з\ “Sg = |
I 3- I |
|
|
|
Вследствие гармоничности ик и ѵк |
|||||
существует такое, См, что |
|
|
||||
д2ик |
|
1 |
дъѵк |
|
См. |
|
д |
п 2 С(к>,) ’ |
II |
d n 2С(со2) < |
|||
|
|
|
|
|
|
(407) |
для всех ÄjcrM. Тогда |
|
|
||||
(р) = «* (р) I? е г, = ф*(р) + ч(р)> |
|
|
(408) |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
IMP) ||с (Гз) |
k ^ M ’ |
|
|
|
|
|
и аналогично |
|
|
|
|
|
|
fl (р) = ѵк (р)\р е г. = |
(р) + rk (р); |
|
|
|
(409) |
|
II rk (Р) ||с (Г 4) ^ A 0hM- |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
Если значения радиальных координат точек Р 0 и Pt |
(рис. 47) отделены от |
нуля, то вследствие (407) существует км — такое, что области м3 и со4 допускают кусочное спрямление по направлению еф в цилиндрической системе, а решение приближается в метрике С (<в3 (J со4) с точностью бм-
Тогда условия сшивания на границе сопряжения участков спрямления при водят благодаря осевой симметрии к тому, что решения на каждом из участков совпадают с решением плоской задачи для бесконечной полосы.
Положим
I |
|
knx |
, |
, „ |
,, |
|
= sin —р |
, Ä = |
1,-2 |
......... М, |
|
где X — текущая координата |
вдоль |
образующей |
S 0> причем отсчет ведется от |
||
точки р 0; I — расстояние (р0, |
р4). |
|
|
|
160
Выполним приближение решения плоской задачи 0% для сечения области ш3
при граничных условиях (408). Если начало декартовой системы координат выбрано в точке р0, то
|
|
|
sh |
кя ,, |
ч |
r,N , |
\ |
= |
~Т ( м ~ |
У) . |
|
U‘l (х, |
у) |
----------гдт------- sin |
|||
|
|
|
|
knh 1» |
|
|
|
|
|
sh |
|
|
|
|
|
м |
|
кях |
s h ^ |
I |
|
X sin |
bnk |
1 |
‘ |
n=1 |
где
кях |
. |
k n у |
|
, S |
/ |
|
|
I |
+ |
knh.. |
X |
|
sh -V ^ |
|
|
■ ППХ , |
nk! |
4 |
|
|
+ |
|
y). |
h
t>nk |
i |
\ |
|
-Qk (x, A)] sin |
|
|
dx. |
|
|||
|
{qk(x)- |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Аналогично для |
|
(hMM+' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
± k n |
»)y) |
|
|
. |
«я |
у |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
knx |
|
|
VNk (X, у) |
|
l |
. к я х |
, |
|
l |
|
|
|||
|
T------ Sin — |
-1----- j~r- |
Sm / |
|
|||||||
|
|
knh ,, |
|
|
|
knhM |
|
||||
|
sh~ |
r |
|
|
|
sh~ ~ r |
|
|
|||
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
s h ^ |
. |
nnx |
, |
n k , |
. |
|
||
|
|
|
I |
|
|||||||
I |
|
’"‘ > |
T |
sinT |
^ |
|
(*’ v)' |
|
|||
|
|
s h ___M |
|
|
|
|
|
|
|
||
где Qk (x, y) — полином, гармонический в co3 |
U ш4 и удовлетворяющий условиям |
||||||||||
1) |
Qk (Po) = |
qk(Pa)\ |
4) Qk (Pi) = r k (Pi); |
|
|||||||
2) |
Qk (Pi) = |
9* (Pi); |
5) Qk(pa) = |
fk (Po); |
|
||||||
3) <2* (Рз) = |
rk (p,); |
6 ) Q* (p,) = |
/* (Pl). |
|
|||||||
Ввиду непрерывности qk (x, Іім) и гд, (X, |
Аді), а также в силу законов спрям |
||||||||||
ления и теоремы главы I можно выбрать такой шаг спрямления и такую точность |
|||||||||||
гармонического приближения |
Vk, |
Uk на S 0, |
чтобы при этом |
|
|||||||
I |
Vif - и äI|C(ü>3) < |
|
eAihM |
|
|
|
|
||||
48 (М -)- 1) С |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
8АХАм |
м |
|
|
(410) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Ѵ ? - ѵ ь |
|
|
|
’ |
|
|
||||
|
|
fellc«o1) < |
48 (A4 -}- 1) Си |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
где A t — постоянная. Тогда в силу (407) |
|
|
|
|
|
|
|||||
V ду |
э ѵ ? ) |
(dUk |
дѴк \ |
C(S„) < |
8,4jAм |
(411) |
|||||
ду |
J |
\ |
дп |
ап / |
6(М+ 1)' |
|
И А. Г. Власов |
161 |
Вследствие (408) и (409), а также ортонормированности -ф* (х), коэффициенты
|
|
\ bkn\> |
|
I bkn I < ° 0 AAf> |
|
(412) |
||
|
|
|
|
|
||||
где D 0 = max |
(Л0, B0); n, k = |
1, 2, 3, . . Л4. |
|
|
|
|||
Из выражений для 0% и |
|
выводим |
|
|
|
|||
дѴІ |
ди: |
|
л |
|
knh,. |
|
2k |
. knx |
ду |
ду y=0 |
= - ^ - l |
2k cth — г м |
+ |
- кяк'М |
Sin—;----- |
||
|
I |
I |
l |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
sh • |
|
|
----- tlTtX |
|
s in — -j— |
|
|
|
||
|
X |
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(413) |
n=l
Чтобы выполнить условие (402) обязательно соблюдение условия
II |
dUM |
|
дѴм [I |
|
с |
е |
|
|
||
|
дп |
|
|
ö n |
||с ( S 0) |
^ |
3 |
|
|
|
Выполним условие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Af |
|
|
|
ди0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
"Г |
|
|
1 |
+ дѴ° |
|
||||
|
|
1 |
|
с ( S 0) < 6 |
||||||
II |
О |
ду |
\у=о |
|
ду |
г/=о |
||||
=5>1 |
|
|
|
|
|
|||||
A= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(414)
(415)
dVNk |
и |
диЫ |
М) — непрерывные и антисим- |
Поскольку — — |
(k = 0, 1, 2, |
||
ду |
“ |
ду |
|
метричные по х функции, то их можно представить в виде ряда Фурье, который сходится равномерно по х и мажорируется рядом
|
|
|
а« = 7й- |
|
|
(416) |
|
|
|
|
|
|
|
||
Учитывая (413), определим с* из системы |
|
|
|
||||
|
м |
|
|
|
|
|
|
Рм/гС/г • |
кя |
кщ ukm |
ст = амк, |
k = |
\ , 2 , . . . , M , |
(417) |
|
~Т |
sh |
kjihfyf |
|||||
|
|
|
|||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
m= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PAf* =-y- ^ C t h ^ i |
2 /e |
|
|
|||
|
knllM |
|
|
||||
|
|
|
|
sh |
|
|
|
VMk - t K |
du0 (x, C) öu0 (X, 0) |
\ |
клх |
|
|||
|
|
dy |
) sin |
r |
|
||
|
o |
|
|
|
|
|
|
162