Здравствуйте!
Возник такой вопрос.
Дано уравнение в частных производных:
![$\[{u_{xx}} + {u_{yy}} = 0\]$ $\[{u_{xx}} + {u_{yy}} = 0\]$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/8/0/380a148e8e2384b30d5bfad8d725a57982.png)
, какая-то область, на котором оно задано и граничные условия. Для численного решения на области и границах введена хаотическая сетка, все точки которой занумерованы одним индексом.
Значение искомой функции в точке с индексом

ищется так:
Требуется: найти число точек соседей
![$\[{{u_j}}\]$ $\[{{u_j}}\]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/d/7/4d716fe873bf79a8dbe6b7ce054c0da482.png)
для вычисления
![$ \[{u_i}\]$ $ \[{u_i}\]$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/f/e/ffee7eb1acdc9842e06738d01c386f8882.png)
с порядком аппроксимации
![$\[O\left( {r_{\max }^2} \right)\]$ $\[O\left( {r_{\max }^2} \right)\]$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/e/b/beb48d1dbeeea34535dd4502dcb549a282.png)
, где
![$
\[{r_{\max }} = \mathop {\max }\limits_j \sqrt {\Delta x_j^2 + \Delta y_j^2} \]$ $
\[{r_{\max }} = \mathop {\max }\limits_j \sqrt {\Delta x_j^2 + \Delta y_j^2} \]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/0/5/c/05cdeff6d768ab2876adc902cd39130e82.png)
,
![$\[\Delta {x_j} = {x_i} - {x_j}\]$ $\[\Delta {x_j} = {x_i} - {x_j}\]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/d/c/5dc48ffb0df0a12f0cc953ca94f39ee282.png)
и
![$\[\Delta {y_j} = {y_i} - {y_j}\]$ $\[\Delta {y_j} = {y_i} - {y_j}\]$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/5/2/652f307aad6ecce313f54f3649c514c382.png)
.
Решаю:
![$
\[\begin{gathered}
{u_j} = {u_i} + \Delta {x_j}{\left( {{u_x}} \right)_i} + \Delta {y_j}{\left( {{u_y}} \right)_i} + \frac{1}
{2}\left( {\Delta x_j^2{{\left( {{u_{xx}}} \right)}_i} + 2\Delta {x_j}\Delta {y_j}{{\left( {{u_{xy}}} \right)}_i} + \Delta y_j^2{{\left( {{u_{yy}}} \right)}_i}} \right) + \hfill \\
+ \frac{1}
{6}\left( {\Delta x_j^3{{\left( {{u_{xxx}}} \right)}_i} + 3\Delta x_j^2\Delta {y_j}{{\left( {{u_{xxy}}} \right)}_i} + 3\Delta {x_j}\Delta y_j^2{{\left( {{u_{xyy}}} \right)}_i} + \Delta y_j^3{{\left( {{u_{yyy}}} \right)}_i}} \right) + O\left( {r_{\max }^4} \right) \hfill \\
\end{gathered} \]
$ $
\[\begin{gathered}
{u_j} = {u_i} + \Delta {x_j}{\left( {{u_x}} \right)_i} + \Delta {y_j}{\left( {{u_y}} \right)_i} + \frac{1}
{2}\left( {\Delta x_j^2{{\left( {{u_{xx}}} \right)}_i} + 2\Delta {x_j}\Delta {y_j}{{\left( {{u_{xy}}} \right)}_i} + \Delta y_j^2{{\left( {{u_{yy}}} \right)}_i}} \right) + \hfill \\
+ \frac{1}
{6}\left( {\Delta x_j^3{{\left( {{u_{xxx}}} \right)}_i} + 3\Delta x_j^2\Delta {y_j}{{\left( {{u_{xxy}}} \right)}_i} + 3\Delta {x_j}\Delta y_j^2{{\left( {{u_{xyy}}} \right)}_i} + \Delta y_j^3{{\left( {{u_{yyy}}} \right)}_i}} \right) + O\left( {r_{\max }^4} \right) \hfill \\
\end{gathered} \]
$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/a/a/8aa930761aa603fd88f21dcdd4b6463982.png)
Значит, получаем следующие условия аппроксимации:
![$\[\left\{ \begin{gathered}
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} = 1 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \Delta {x_j} = 0 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \Delta {y_j} = 0 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \left( {\Delta x_j^2 - \Delta y_j^2} \right) = 0 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \Delta {x_j}\Delta {y_j} = 0 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \left( {\Delta x_j^3 - 3\Delta {x_j}\Delta y_j^2} \right) = 0 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \left( {3\Delta x_j^2\Delta {y_j} - \Delta y_j^3} \right) = 0 \hfill \\
\end{gathered} \right.\]$ $\[\left\{ \begin{gathered}
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} = 1 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \Delta {x_j} = 0 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \Delta {y_j} = 0 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \left( {\Delta x_j^2 - \Delta y_j^2} \right) = 0 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \Delta {x_j}\Delta {y_j} = 0 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \left( {\Delta x_j^3 - 3\Delta {x_j}\Delta y_j^2} \right) = 0 \hfill \\
\sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \left( {3\Delta x_j^2\Delta {y_j} - \Delta y_j^3} \right) = 0 \hfill \\
\end{gathered} \right.\]$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/8/6/38635b8af87c9a89e5c6bcaef636bbc782.png)
7 уравнений, 7 коэффициентов
![$\[{{\alpha _{ij}}}\] $ $\[{{\alpha _{ij}}}\] $](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/9/0/4/904e07ce09a432aac597404bf09fab2b82.png)
для каждого

. Значит следует выбрать 7 точек-соседей.
А преподаватель много раз говорил, что на самом деле 6. В чем дело? Может это я в чем-то заблуждаюсь?