单词 | 基本解与广义解 |
释义 | 四、基本解与广义解[共轭微分算子与自共轭微分算子] 算子 称为二阶线性微分算子,式中aij,bi,c为x1,x2,…,xn的二次连续可微函数.由公式 决定的算子L*称为L的共轭微分算子.如果L=L*,则称L为自共轭微分算子. [格林公式] 1° 算子L的格林公式是 式中S为区域D的边界,N为S的外法线矢量,ei为xi的轴的矢量 (0,…,0, cos(N,ei)表示矢量N与ei的夹角的余弦, 2° 三维拉普拉斯算子的格林公式 其中 3° 算子 的格林公式 式中L*为L的共轭微分算子,N为外法线矢量,i,j分别为x轴,y轴上的单位矢量. [基本解] 1° 方程Lu=f的基本解: 设M,M0为En中的点,满足方程 的解U(M,M0)称为方程Lu=f的基本解,有时也称为方程Lu=0的基本解,式中(M-M0)称为n维狄拉克函数(-函数). 基本解U(M,M0)满足 (i) LU(M,M0)=0,当M≠M0, (ii) 对任意充分光滑的函数f(M), 于是U(M,M0)满足Lu=f(M) . 所以有时也就把满足条件(i)、(ii)的函数U(M,M0)定义为方程Lu=f(M)的基本解. (a) Δu=0的基本解 二维: 三维: n维: 式中 (b) n维空间的多重调和方程mu=0的基本解 (c) 热传导方程的基本解 (d) 波动方程的基本解 一维: 二维: 三维: 2° 柯西问题的基本解 (i) 称满足 的解为波动方程柯西问题的基本解,它的形式为 一维: 二维: 三维: (ii) 称满足 的解为热传导方程柯西问题的基本解,它的形式是 同样方法可以定义其他定解问题的基本解. 由定义可见,基本解表示由集中量(如点热源,点电荷等)所产生的解,下段介绍的格林函数,黎曼函数也具有这种特点,统称它们为点源函数,或影响函数. [广义解] 在区域D中给定二阶线性方程 式中f在D上连续. 1° 设un(x)为D上充分光滑(如二阶连续可微)的函数序列,当n→∞时,un(x)一致(或在适当意义下)收敛于函数u(x),同时Lun也一致(或在适当意义下)收敛于f(x),则称u(x)为Lu=f的广义解. 2° 设函数u(x)在区域D内连续,如果对于任意二次连续可微且在与D的边界距离小于某一正数的点上恒等于零的函数(与无关,称为D的试验函数)有 那末称u(x)为方程Lu=f的广义解. 有时为了区别广义解,称以前定义的解为古典解,古典解一定是广义解.但因广义解不一定光滑,甚至不可微,所以不一定是古典解. 例如,当(x),(x)只是x的连续函数时,函数 u(x,t)=(x+t)-(x-t) 为波动方程 的广义解,但不是古典解. |
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