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狄利克雷问题

狄利克雷问题

狄利克雷问题

在数学中,狄利克雷边界条件,为常微分方程的“第一类边界条件”,指定微分方程的解在边界处的值。求出这样的方程的解的问题被称为狄利克雷问题。狄利克雷问题(Dirichlet's problem)亦称第一边值问题,是调和函式的一类重要边值问题。求一个在区域D内调和并在(DU∂D)上连续的函式 u(z)的问题,要求它在∂D上取给定的连续函式φ(ξ)(ξ∈∂D)。

基本介绍

  • 中文名:狄利克雷问题
  • 外文名:Dirichlet's problem
  • 别称:第一边值问题
  • 类别:是调和函式的一类重要边值问题
  • 一级学科:数学
  • 二级学科:调和函式

简介

全体调和函式的总体,是拉普拉斯方程
的所有解的总体,这方程是最简单的二阶偏微分方程之一.类似于常微分方程情形,为了可以区分出一个确定的解而给出了附加的条件.完全一样,为了要完全确定拉普拉斯方程的一个解,也需要一些附加的条件.对于拉普拉斯方程的这些条件,通常表述成称之谓边值条件的形状,即,表述成所求解在区域的边界上所应当满足的一些给定关係式的形状.这样的边值条件,可以由所给问题的解的那些物理条件本身,自然地得到。
这类条件中最简单的那一种,归结为在区域的边界的每一点上给定所求的调和函式的值。由此,产生了所谓第一边值问题,或者,狄利克雷问题:
求出一个在区域D内调和并且在
内连续的函式u(z),使它在D的边界上取已经给定的连续值u(ξ)。

举例

例如,在某一区域内求热场的温度或静电场的势能,当在这区域的边界上的温度或势能已经知道时,便可化为狄利克雷问题。
在套用中,边界值u(ξ)是连续的这个条件,是限制过严了,所以需要考虑广义狄利克雷问题:
设已经在区域D的边界C上给出了一个函式u(ξ),它出了在有限多个点ξ1,ξ2,…,ξn处有第一类间断点外,是处处连续的。要求找出一个在区域D内的有界调和函式u(z),使它在函式u(ξ)的所有连续点处都取值u(ξ)**。

椭圆型方程的狄利克雷问题

求二阶椭圆型方程在区域边界上的值为已知的解。设区域
的边界为
。求在
上连续、在
内满足给定的椭圆型方程、在
上取给定的连续边界值的解的问题,称为椭圆型方程的狄利克雷问题。
特别地,对有界区域
,如果边界点都是正则点(参见“闸函式”),调和方程△u=0的狄利克雷问题的解存在且位移。
对于一般的强椭圆型方程
如果c(x)≤0,f 及 L 的係数有界并属于Cα(Ω)。假设有界
的每一边界点上满足外部球条件;即对每一点
,存在一个球B=BR(y)满足
。如果φ在
上连续,那幺狄利克雷问题:在
中Lu=f,在
上u=φ就有惟一解

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