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




 
 Метод неопределенных коэффициентов, эллипт. уравнение
Сообщение11.05.2011, 18:09 
Аватара пользователя
Здравствуйте!
Возник такой вопрос.

Дано уравнение в частных производных: $\[{u_{xx}} + {u_{yy}} = 0\]$, 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 $i$ ищется так:

$\[{u_i} = \sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}{u_j}} \]$

Требуется: найти число точек соседей $\[{{u_j}}\]$ для вычисления $ \[{u_i}\]$ с порядком аппроксимации $\[O\left( {r_{\max }^2} \right)\]$, где $
\[{r_{\max }} = \mathop {\max }\limits_j \sqrt {\Delta x_j^2 + \Delta y_j^2} \]$, $\[\Delta {x_j} = {x_i} - {x_j}\]$ и $\[\Delta {y_j} = {y_i} - {y_j}\]$.

Решаю:
$
\[\begin{gathered}
  {u_j} = {u_i} + \Delta {x_j}{\left( {{u_x}} \right)_i} + \Delta {y_j}{\left( {{u_y}} \right)_i} + \frac{1}
{2}\left( {\Delta x_j^2{{\left( {{u_{xx}}} \right)}_i} + 2\Delta {x_j}\Delta {y_j}{{\left( {{u_{xy}}} \right)}_i} + \Delta y_j^2{{\left( {{u_{yy}}} \right)}_i}} \right) +  \hfill \\
   + \frac{1}
{6}\left( {\Delta x_j^3{{\left( {{u_{xxx}}} \right)}_i} + 3\Delta x_j^2\Delta {y_j}{{\left( {{u_{xxy}}} \right)}_i} + 3\Delta {x_j}\Delta y_j^2{{\left( {{u_{xyy}}} \right)}_i} + \Delta y_j^3{{\left( {{u_{yyy}}} \right)}_i}} \right) + O\left( {r_{\max }^4} \right) \hfill \\ 
\end{gathered} \]
$

Значит, получаем следующие условия аппроксимации:

$\[\left\{ \begin{gathered}
  \sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}}  = 1 \hfill \\
  \sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \Delta {x_j} = 0 \hfill \\
  \sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \Delta {y_j} = 0 \hfill \\
  \sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \left( {\Delta x_j^2 - \Delta y_j^2} \right) = 0 \hfill \\
  \sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \Delta {x_j}\Delta {y_j} = 0 \hfill \\
  \sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \left( {\Delta x_j^3 - 3\Delta {x_j}\Delta y_j^2} \right) = 0 \hfill \\
  \sum\limits_{j \ne i} {{\alpha _{ij}}} \left( {3\Delta x_j^2\Delta {y_j} - \Delta y_j^3} \right) = 0 \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\]$

7 уравнений, 7 коэффициентов $\[{{\alpha _{ij}}}\] $для каждого $i$. 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?

 
 
 [ 1 сообщение ] 


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