Laplace-egyenlet

hozzájárulás ehhez a bejegyzéshez

a Laplace-egyenlet skaláris formája a partialdifferenciális egyenlet

 del ^2psi=0,
(1)

ahol  del ^2a Laplacian.

vegye figyelembe, hogy a del ^2 operátort a matematikusok általában Delta néven írják (Krantz 1999, 16. o.). Laplace egyenlete a Helmholtz-differenciálegyenlet speciális esete

 del ^2psi + k^2psi=0
(2)

val vel  k=0, vagy Poisson egyenlete

 del ^2psi=-4pirho
(3)

rho=0értékkel.

a Laplace-egyenlet vektorát a

 del ^2F=0.
(4)

a psi függvény, amely kielégíti Laplace egyenletét, állítólag harmonikus. A Laplace-egyenlet megoldásának az a tulajdonsága, hogy a gömbfelület átlagértéke megegyezik a gömb közepén lévő értékkel (Gauss harmonikus függvénytétele). A megoldásoknak nincs helyi maximuma vagy minimuma. Mivel Laplace egyenlete lineáris, bármely két megoldás szuperpozíciója is megoldás.

a Laplace-egyenlet megoldása egyedileg meghatározható, ha (1) A függvény értéke minden határon meg van adva (Dirichlet határfeltételek) vagy (2) a függvény normál deriváltja minden határon meg van adva (Neumann határfeltételek).

Coordinate System Variables Solution Functions
Cartesian X(x)Y(y)Z(z) exponential functions, circular functions, hyperbolic functions
circular cylindrical R(r)Theta(theta)Z(z) Bessel functions, exponential functions, circular functions
conical ellipsoidal harmonics, power
confocal ellipsoidal Lambda(lambda)M(mu)N(nu) ellipsoidal harmonics of the first kind
elliptic cylindrical U(u)V(v)Z(z) Mathieu function, circular functions
oblate spheroidal Lambda(lambda)M(mu)N(nu) Legendre polynomial, circular functions
parabolic Bessel functions, circular functions
parabolic cylindrical parabolic cylinder functions, Bessel functions, körkörös funkciók
paraboloid  U (u) V (v)Theta (theta) körkörös funkciók
prolát gömb alakú  Lambda(lambda)M(mu)N (nu) Legendre polinom, körfüggvények
gömb alakú  R (r)Theta (theta)Phi (phi) Legendre polinom, teljesítmény, körfüggvények

Laplace egyenlete megoldható a változók elválasztásával mind a 11 koordinátarendszerben, amelyet a Helmholtz-differenciálegyenlet képes. Ezeknek a megoldásoknak a formáját a fenti táblázat foglalja össze. Ezen 11 koordinátarendszer mellett az elválasztás két további koordinátarendszerben is elérhető egy multiplikatív tényező bevezetésével. Ezekben a koordinátarendszerekben az elválasztott forma az

 psi=(X_1(u_1)X_2(u_2)X_3(u_3))/(R (u_1,u_2,u_3)),
(5)

és beállítás

 (h_1h_2h_3) / (h_i^2)=g_i(u_(i+1),u_ (i+2))f_i (u_i)R^2,
(6)

ahol  h_i skálatényezők, megadja a Laplace-egyenletet

 sum_ (i=1)^31/(h_i^2x_i)=sum_(i=1)^31/(h_i^2r).
(7)

ha a jobb oldal egyenlő -k_1^2 / F(u_1, u_2, u_3), ahol  k_1 állandó és  F bármilyen függvény, és ha

 h_1h_2h_3=Sf_1f_2f_3R^2F,
(8)

ahol  S az St Onckel determináns, akkor az egyenlet megoldható a Helmholtz-differenciálegyenlet módszereivel. A két rendszer, ahol ez a helyzet, bispherical és toroidal, így az összes elválasztható rendszerek Laplace-egyenlet 13 (Morse and Feshbach 1953, PP.665-666).

kétdimenziós bipoláris koordinátákban Laplace egyenlete elválasztható, bár a Helmholtz-differenciálegyenlet nem.

Zwillinger (1997, p. 128) hívások

 (a_0x + b_0) y^((n))+(a_1x+b_1) y^((n-1))+...+(a_nx + b_n)y=0
(9)

a Laplace-egyenletek.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.

Previous post a 90-es évek Háromnevű színészei: a Survey
Next post Mount Elliott temető