Método de Fourier para a resolução de problemas de valores inicial e de fronteira para a equação do calor

Abstract

De fato, a interpretação matemática do problema de condução de calor criou a necessidade do desenvolvimento de várias teorias, necessárias para a justificação matemática desse problema, entre elas a Teoria das Séries de Fourier, Teoria de Integral de Riemann, Análise Funcional, entre outras.Portanto, neste trabalho pretendemos estudar conceitos matemáticos que são necessários para a resolução do PVIF para a Equação do Calor. No Capitulo 1 apresentamos aspectos básicos sobre a Teoria das Series de Fourier, incluindo o desenvolvimento dos seus coe fi cientes, apresentação do Teorema de Fourier, cálculo de Séries de Fourier de funções Pares e impares, entre outros assuntos. Já no Capitulo 2, apresentamos critérios de convergência, pontual e uniforme, da série de Fourier. Finalmente, no Capitulo 3, derivamos a Equação do Calor numa barra e discutimos condições de contorno que correspondem a diferentes condições fisicas. Então, usando o Método de Separação de Variáveis apresentamos uma solução para o PVIF para a Equação de Calor e demonstramos que, para uma classe particular de funções que descrevem a condição inicial, essa fórmula oferece uma solução clássica que satisfaz as condições iniciais e de fronteira. Depois, aplicando o principio máximo para a Equação do Calor demonstramos a unicidade dessa solução e a dependência continua de dados iniciais do problema.