2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 Выбор начальных и граничных условий для диф уравнения
Сообщение27.07.2008, 06:56 
При решении дифференциальных уравнений в частных производных задаются граничные условия 1,2 или 3 рода.
Например, для производной по скорости,
если уравнение второго порядка, квазилинейное (2 закон Ньютона для выделенного объема для воды, с внешней силой f) условия Неймана:

http://upload.wikimedia.org/math/f/e/e/ ... 77162c.png
С - константа,альфа и K - константы.

и в правой части для силы f
http://upload.wikimedia.org/math/a/d/a/ ... 9472bb.png

То есть, частная производная вектора скорости 1 порядка ( где альфа-любое целое число 2,3,4...) по модулю должна быть меньше некоторого значения.

То есть ограничена.И чем дальше
от нуля координата x, тем правое выражение в виде дроби меньше.

Производные начального вектора скорости uo (заданный в начальный момент времени), и силы f должны достаточно быстро уменьшаться по мере удаления от нуля координат к бесконечности.
Здесь не говорится какая функция uo и f.

Вопрос. Почему для математиков нужно такое не удобное задание граничных условий?
Почему в правой части не задать константы a,b,c и полином
y=F(a+bx+сx^2,t), зависящий от времени и координаты?

Почему нужно ставить дробь,про которую понятно, что она даст неопределенность, если x = -1, поэтому ставят модуль?

 
 
 
 Re: Выбор начальных и граничных условий для диф уравнения
Сообщение28.07.2008, 06:39 
Аватара пользователя
Может я не так понял вопрос, но Вы пишите
barga44 писал(а):
...должны достаточно быстро уменьшаться по мере удаления от нуля координат к бесконечности...


barga44 писал(а):
Почему в правой части не задать константы или полином y=F(A+bx+x^2,t), зависящий от времени и координаты?


И как это уживается по-Вашему вместе?

 
 
 
 Re: Выбор начальных и граничных условий для диф уравнения
Сообщение28.07.2008, 07:09 
barga44 писал(а):
При решении дифференциальных уравнений в частных производных задаются граничные условия.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
То есть частная производная по вектору скорости порядка альфа по модулю должна быть меньше некоторого значения.
То есть ограничена.Причем, чем дальше
от нуля, тем правое выражение меньше.
Производные начального вектора скорости uo (заданный в начальный момент времени), и силы f должны достаточно быстро уменьшаться по мере удаления от нуля координат к бесконечности.
Здесь не говорится какая функция uo и f.

Вопрос.Почему для математиков удобно такое неудобное задание граничных условий?

Непонятно, о каком уравнении идёт речь, но вот ответ очевиден. Потому, что это -- граничные условия на бесконечности. Для того, чтобы обеспечить единственность решения, функция должна быть мала на бесконечности, причём квалифицированно мала. Отсюда разные степени и их комбинации в знаменателе. Конкретный вид оценки берётся в некотором смысле с потолка (например, вместо степени суммы можно поставить сумму степеней.)

 
 
 
 
Сообщение28.07.2008, 22:12 
Эти граничные условия заданы для квазилинейного уравнения 2-го порядка эллиптического типа.

1.Здесь имеется в виду, что u - обобщенная функция?

так как именно для них возможно получить единственное решение.

2.Ну и что, что на бесконечности?
Проще задать константу в правой части.Какая разницы на бесконечности или нет?

Бесконечность - для аргумента, это значит можно подстпвить не определенную величину координаты x. Единица деленная на ноль или 10./0. и т.д.
При проектировании компилляторов для ЭВМ задают верхнее значение, выше которого величина не определена.
Не кажется ли вам, что так нельзя задавать граничное условие вообще.Не существует однозначного аргумента равного бесконечности.Это все равно что сказать, вот я напишу граничное условие, а для какого аргумента, то ли это миллион деленный на ноль, то ли 1./ноль.
Их бесконечное количество.Но всек они равны юесконечности.Но если я задам аргуиент как бесконесность днленнуб га бесконечность,то уже не известно.Получу я бесконечность или нет.
Не кажется ли вам бессмысленно так задать аргумент? Это мне напомнило разговор с одним математиком. Он мне говорил про поезд длиной в 100 километров.
Если мы задаем неопределенный аргумент(бесконечность). Для него часто получаем неопределенное значение.

Если мы бесконечность поставим
в виде аргумента в функцию, например полином второй степени, мы всегда получим неопределенность.Нелепый ответ.Который никогда не является решением.

3.Я стараюсь дописать статью про проблему века.
http://en.wikipedia.org/wiki/Navier%E2% ... smoothness

И мне непонятно, зачем математики придумали такие сложные граничные условия для производных.Я нигде не видел в книгах таких функций.
Складывают величины размерности времени и координаты без всяких коэффициентов.
Обычно граничные условия выглядят так.Производная по скорости от u на бесконечности (при стремлении x к бесконечности) должна быть меньше-то константы, например, нуля.
Ведь при х равном бесконечности, производная в краевом условии равна константе.Как я и предлагаю.
Она падает от 1(при х=0) до нуля (при х=бесконечности).

Я ориентируюсь по книге Михлина,1977 г,
Линейные уравнения в частных производных,Ладыженская книга по линейным эллиптическим диф. уравнениям.

Если вы задаете такие граничные и начальные условия для производных от функции u, то при стремлении x к бесконечности, производная от u стремится к малой величине,
то есть угол наклона
касательной к поверхности по модулю стремиться к малой величине.
Функция u не растет или не растет быстро ( или не убывает или не убывает быстро ) при стремлении аргумента x к бесконечности.

Если бы вы вместо функции для граничных условий задали константу, то значит u на бесконечности представлена какой-то линейной функцией.

Но мы знаем свойства оператора Лапласа.Или если мы говорим о решении 2х мерного уравнения Лапласа.
Если сумма членов вторых прозводных по функции u имеет максимум где-то на интервале или больше нуля,она затем в начале и в конце интервала должна уменьшаться.
Примерно так выглядит функция y = -x^2.
Это свойства эллиптичеcких дифференциальных операторов 2 го порядка.
Не получается ли так, что для таких граничных условий мы сразу постулируем
вид поверхности, которая является решением?
Она должна напоминать поверхность
эллипсоида. На краях минимум, а где-то на интервале от 0 до бесконечности максимальное значение.
Или наоборот как параболоид.В центре минимум а на границах максимумы.

4.Я нашел статью,
http://www.math.ohio-state.edu/~tanveer/mathcolloq.pdf

где не понятно написано и из нее видно на 7 странице,
что к этим граничным условиям имеет какое-то отношение неравенства Соболева.

Вот не могли бы вы прокомментировать ее или посоветовать какую-то книгу, чтобы понять страницу 7 текста.

 
 
 
 
Сообщение28.07.2008, 22:22 
Ну, во-первых, насчёт
Цитата:
должна быть меньше-то константы,например нуля
-- это Вы загнули. "Меньше нуля" -- скорее всего ничуть не лучше и не хуже "больше нуля", т.е. содержательного значения это условие не имеет.

Во-вторых. Грамотные формулировки подобных задач выглядят обычно так: "ищем решение из некоторого функционального класса". Типичные классы функций для эллиптических задач, на которых принято искать решение (т.е. можно расчитывать на единственность решения) -- это соболевские. Т.е. такие, для которых интегралы от модуля самой функции и от необходимого количества её производных по всему пространству сходятся.

Ну а степенные оценки -- это просто достаточные условия попадания в соотв. класс.

 
 
 
 
Сообщение29.07.2008, 01:16 
Значит, если для условие Неймана в правой части задать константу, то решение получается не единственное?
Это чепуха.Видно не нужное усложнение условия задачи.

Возьмите сложную статью Кажихова.
V.A.Solonikov,A.V.Kazhikhov,
Existence theorems for the equations of motion of a compressible viscous fluid.

Ann. Rev. Fluid Mech. 1981 год,
с 79 по 95 страницу.

Изучается задача Коши.Задан профиль скорости для момента времени равный нулю.
На границе всего объёма скорость равна нулю.
V(x,t) = 0;
x - вектор перемещений.
Просто и понятно.Задан закрытый ящик с жидкостью.Условия Дирихле.Вне его никаких течений.
Никаких условий на бесконечности.

2.Если в самой теореме нужно доказать, что решение единственно, то как это можно, сразу выбирать класс функций Соболева или как правильнее говорится, что решение принадлежит к классу обобщенных решений задачи Коши. Тогда и вытекает необходимость использования пространства Соболева и неравенства Соболева и теории меры Лебега.

В этом состоит смысл доказательства, если решение на каком-то интервале не единственно.То нужно правильно
выбрать его класс.А еще нужно исхитриться подобрать при постановке задачи одно граничное решение для всех нескольких функций на каком-то интервале, если решение в какой-то точке не единственное.

Представьте стержень.Его сжимаем.Но куда он отклонится влево или вправо мы не знаем.Так вот авторы для этого
случая задали бы одно начальное и граничное условие для этих двух решений.А если бы решений было 5?
Авторы считают, что никакой разницы.

3. Соболевские или обобщенные функции вводятся, не только так как " решение будет единственым". Обобщенное решение-такое решение задачи мат. физики,которое в некоторых точках не имеет производных во всех точках исследуемой области Омега, предписываемых дифференциальным уравнением.
Это последовательность функций.Которые могут быть разрывными.
И отсюда уже вводят понятие обобщенной производной.
Например функция u=|x| имеет обобщенную производную du/dx=sgn(x).
Но в точке x=0., функция u=|x| не имеет обычной классической производной.

см. Л.К. Мартинсон,Ю.И. Малов Дифференциальные уравненя математической физики.на стр.38

 
 
 
 
Сообщение29.07.2008, 08:20 
Аватара пользователя
barga44 в сообщении #136015 писал(а):
Эти граничные условия заданы для квазилинейного уравнения 2 го порядка эллиптического типа.

правая часть эллиптического уравнения зависит от времени? странное эллиптическое уравнение, как впрочем и сама постановка вопроса.
barga44 в сообщении #136035 писал(а):
Возьмите очень сложную статью Кажихова.
V.A.Solonikov,A.V.Kazhikhov,
Existence theorems for the equations of motion of a compressible viscous fluid.

я бы Вам посоветовал начинать с учебников по урчп кои тут уже много раз перечислялись разными людьми

barga44 в сообщении #136015 писал(а):
3.Я стараюсь дописать статью про проблему века.
http://en.wikipedia.org/wiki/Navier%E2% ... smoothness

есть такой неполиткорректный анегдот "чукча не читатель, чукча писатель"

 
 
 
 
Сообщение01.08.2008, 10:22 
Аватара пользователя
barga44 в сообщении #136035 писал(а):
см. Л.К.Мартинсон,Ю.А. Малов Дифференциальные уравненя математической физики.
на стр.38 Она есть в интернете в формате djvu

Возьмите учебник посерьезнее. Возьмите книгу, которую писали математики.
В вышеупомянутой книге "математик" только один - это Юрий Иванович Малов (с инициалами вы наврали), да и то кандидат наук, причем, если мне не изменяет память - технических. Он еще жив, но на пенсии (ему 72 сейчас, кажется). Так вот, этот "математик" почти не принимал участия в написании книги. Книгу, в основном, писал Леонид Карлович Мартинсон (доктор, правда, ф.-м. наук), а он физик до мозга костей (окончил физфак МГУ с красным дипломом) и работает на кафедре физики. Обоих авторов я знаю лично и знаю как эта книга писалась.

 
 
 
 
Сообщение02.08.2008, 00:37 
...

 
 
 
 
Сообщение02.08.2008, 11:52 
Аватара пользователя
barga44 писал(а):
Сейчас все больше книг студенты читают не из России,а написанные
в Европе и США.Там все понятно написано.Примеры даны.Проблема найти книгу и цена.Есть огромное количество не понятных книг. Где изложены теоремы.Но никаких примеров для студентов.Математика ради теорем.Или учеюники только для занятий с преподавателем.

А Вы оказывается МВТУшник!
Когда М.С. Горбачев спросил .."почему реакторы РБМК взрываются а ВВЭРы нет?"
Ему кто-то в шутку (или всерьёз?) ответил: РБМК делали МВТУшники, а ВВЭР - МЭёвцы (из МЭИ).
Я с гордостью и удовольствием вспоминаю что нам, атомщикам в МЭИ гидрогазодинамику читал Михаил Ефимович Дейч. Что за бесшумные турбины для атомных подлодок (страх и трепет пиндосов!) Ленинскую премию получили многие МЭёвцы (а Дейча вычеркнули из списка из-за сына, Марка). И проектирование вели люди, учившие математику и гидрогазодинамику не по иностранным книжонкам-комиксам с картинками!

Кстати прекрасная книга русских авторов:
Куликовский А.Г., Погорелов Н.В., Семенов А.Ю. "Математические вопрорсы численного решения гиперболических систем уравнений", - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001, 608 с. ISBN 5-9221-0194-3.
Всем рекомендую, не поленитесь сходить в библиотеку. Правда там картинок мало, но зато пользы много!

Конечно было много выпускников-неудачников (похоже в МВТУ?) никогда не заходивших в библиотеку своего ВУЗа, а учившихся только по конспектам. А теперь эти псевдоинженеры-неудачники ищут виноватых.
"НА ЗЕРКАЛО НЕЧА ПЕНЯТЬ, КОЛИ РОЖА КРИВА!" - гласит старая Русская пословица!!!

 
 
 
 
Сообщение08.08.2008, 00:58 
Аватара пользователя
barga44 в сообщении #136816 писал(а):
Но как только я обнаружил в 1986 г что оказывается существует Ландау (в 1983 г обнаружил, что есть МГУ), то
возникло не понимание.Зачем в технических вузах ограничили знания древнейшим курсом физики Савельева.

Ну хотя бы затем, что в технических вузах преподают общую физику, а ЛЛ - курс теоретической физики. Предметы вообще-то разные.

barga44 в сообщении #136816 писал(а):
По математике не сложнее, чем 3 тома из 5 томника А.Смирнова.
Благодаря его книге мне удалось догадаться, как
найти точные аналитические решения уравнения Навье-Стокса для вязкой не сжимаемой, не стационарной среды.

Смирнов - примитив. В какие же бородатые годы Вы учились?

Eugeen1948 в сообщении #136850 писал(а):
Ему кто-то в шутку (или всерьёз?) ответил: РБМК делали МВТУшники, а ВВЭР - МЭёвцы (из МЭИ).

Наверное это было отчасти правдой. Очень давно. Да и странно, если бы отраслевой институт был бы по проектированию объектов своего профиля слабее, чем пусть и мощный, но слишком широкий по охвату вуз. Сейчас, увы, все технические вузы представляют собой зрелище порой ужасное, но чаще просто жалкое. Пока на плаву один МГТУ, да и то весьма условно. И говорить о каком-то уровне выпусника сейчас просто смешно. Он в среднем близок к нулю.


Eugeen1948 в сообщении #136850 писал(а):
И проектирование вели люди, учившие математику и гидрогазодинамику не по иностранным книжонкам-комиксам с картинками!

А где вели люди, учившие что-то по иностранным книжонкам-комиксам с картинками? Наверное это были Н.Ф.Краснов, Н.Е.Жуковский, С.П.Королев, В.Н.Челомей, Э.А.Сатель, В.И.Феодосьев, Н.А.Пилюгин, В.П.Бармин и другие (список можно продолжать почти до бесконечности), которые сделали МВТУ. Или это те люди, которых учили профессора МГТУ, те люди, которые занимают больше половины мест в отделении энергетики, механики и процессов управления РАН?

barga44 в сообщении #136816 писал(а):
Путинцы установили преподавателям зарплату130 евро в месяц.

Кто такие путинцы и каким преподавателям они установили такую зарплату?
Профессор вашего бывшего МВТУ (без дополнительной нагрузки) получает нынче "на руки" порядка 25 т.р. (=700 евро), если даже все надбавки выбросить (чего в природе не бывает) в т.ч. за степень, то чистая ставка 12 т.р. (= 330 евро). Те, кто еще что-то делает при этом (!) получают за 40 (>1100 евро) не выходя за пределы МГТУ.

Для России, чтобы жить и работать, вполне достаточно.

barga44 в сообщении #136816 писал(а):
Как животным.

Не знал, что животным платят зарплату.

Впрочем, от темы мы удалились...

barga44, а зачем Вы вообще взялись за написание статьи в wiki?

 
 
 
 
Сообщение08.08.2008, 01:55 
Аватара пользователя
 !  barga44
На форуме принято записывать формулы, используя нотацию ($\TeX$; введение, справка).

Пожалуйста, исправьте.

Всему обществу: :offtopic2: злобный оффтоп заполонил тему. :offtopic1: Администрация может принять строгие меры, вплоть до лебеговых.

 
 
 
 
Сообщение12.08.2008, 09:08 
.

 
 
 
 
Сообщение12.08.2008, 14:54 
Аватара пользователя
Т.к. ответ предназначен мне (хотя пользователь barga44, несмотря на всю свою ученость, не может научиться пользоваться элементарным цитированием), то вынужден продолжить оффтопик. Собственно, из темы, похоже, уже ничего не вытянешь.

barga44 в сообщении #138248 писал(а):
Я говорил с местными профессорами.Они не знают то, что знаю я, по моей теме исследований и считают, что такие темы просто невозможны для исследований.Так что учили нас очень хорошо и учат до сих пор прилично.

Судя по вашему уровню и уровню статьи в wiki, вы даже в подметки не годитесь нашим студентам, не то что профессорам. Там что прекратите уже позориться. А анекдот про чукчу zoo не зря вспомнил.

barga44 в сообщении #138248 писал(а):
Под профессором понимают эксперта, который имеет семью и учит студентов, уже работающих профессоналов.

Под профессором понимают совсем другое. Я думаю, что представление о профессорах у вас такое же как об уравнениях Навье-Стокса.

barga44 в сообщении #138248 писал(а):
Смирнов,Фихтенгольц и многие другие-хорошие учебники для начинающих.Но их не переиздают.

Фихтенгольца переиздали недавно. А Смирнова не переиздают и слава Богу.

 
 
 
 
Сообщение13.08.2008, 22:27 
Аватара пользователя
Парджеттер писал(а):
Фихтенгольца переиздали недавно. А Смирнова не переиздают и слава Богу.

Выше Вы еще писали, что Смирнов примитив.

Хочу заступиться. Том 5 на мой взгляд, дает очень неплохое введение (разумеется недостаточное с современной точки зрения!!!!!!!!!) в теорию пространств Соболева и обобщенные функции. Есть там кстати одна теоремка про эквивалентность норм в пространствах Соболева, которую кроме этой книжки редко где можно встетить, а значение эта теорема имеет большое.
Из нее мгновенно выводится и неравенство Пуанкаре и неравенство Фридрихса и еще много чего интересного, на что как правило тратятся листы текста и нельзя понять, что разные результаты имеют общее происхождение.

Кроме, того теоремы вложения в звездных областях, как это делает Смирнов, тоже весьма важны как принципиально так и технически (интегральные представления оценки ядер и т.п.). В подавляющем большинстве современных учебников берутся области с гладкой границей.

что касается Навье-Стокса, рекомендую всем желающим получить представление о предмете на уровне строгих формулировок:

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/su ... .1.27.1695

 
 
 [ Сообщений: 15 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group