Hafaliad Laplace

Oddi ar Wicipedia
Neidio i: llywio, chwilio

Mewn mathemateg, hafaliad differol rhannol yw hafaliad Laplace. Fe'i henwyd ar ôl Pierre-Simon Laplace, a'i dargynfyddodd. Mae datrysiadau'r hafaliad yn bwysig mewn sawl maes gwyddonol (electromagneteg, seryddiaeth, a dynameg hylifau er enghraifft), am eu bod yn disgrifio ymddygiad potensialau trydanol, disgyrchol a hylifol.

Diffiniad[golygu | golygu cod y dudalen]

Mewn tri dimensiwn, y broblem yw i ganfod ffwythiannau o newidynnau real x, y, a z, fel y gellid differu dwywaith, a'u bod yn bodloni'r hafaliad:

Ysgrifennir hyn yn aml fel hyn:

neu

neu

lle dynoda Δ y gweithredydd Laplace.

Fe gelwir datrysiadau i'r hafaliad yn ffwythiannau harmonig.

Os roddir ffwythiant ansero f(x, y, z)ar ochr dde'r hafaliad, hynny yw:

yna gelwir yr hafaliad yn hafaliad Poisson. Hafaliad Laplace a hafaliad Poisson yw'r enghreifftiau symlaf o hafaliad differol eliptig. Gelwir y gweithredydd differol neu (a gellid ei diffinio mewn unrhyw nifer o ddimensiynau) yn weithredydd Laplace.

Amodau ffin[golygu | golygu cod y dudalen]

Y broblem Dirichlet ar gyfer hafaliad Laplace yw i ganfod datrysiad ar ryw barth sydd â yn hafal i ffwythiant neilltuol ar ffin . Gan fod y gweithredydd Laplace yn ymddangos yn yrhafaliad gwres, mae'n bosib rhoi dehongliad ffisegol fel a ganlyn: pennwch y dymheredd ar ffin y parth, ac yna disgwyl tan fod tymheredd wedi peidio â newid; yna fe fydd tymheredd y mewnedd yn ddatrysiad i'r broblem Dirichlet cyfatebol.

Mae amodau ffin Neumann ar gyfer yr hafaliad yn pennu'r differiad normal ar , yn hytrach na gwerth ei hun. Yn ffisegol, mae hyn yn cyfateb i lunio potensial ar gyfer maes fectoraidd, lle dim ond ar ffin y gwyddys effaith y potensial.

Mae ffwythiannau harmonig (hynny yw, datrysiadau i hafaliad Laplace) yn ddadansoddol o fewn y parth lle mae'r hafaliad yn cael ei bodloni. Fel gydag unrhyw hafaliad differol llinol homogenaidd, os mae dau ffwythiant y ddatrysiadau i hafaliad Laplace, yna mae eu swm (neu unrhyw gyfuniad llinol ohonynt am hynny) yn ddatrysiad yn ogystal.