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Python里的二阶导数与拉普拉斯方程:解开二维问题的数学迷宫

最编程 2024-02-06 12:00:06
...


一、Laplace’s equation

  数学和物理学中,拉普拉斯方程是一个二阶偏微分方程,通常表示为:
或者 其中, 表示拉普拉斯算子(Laplace operator), 表示散度算子(divergence operator), 表示梯度算子(gradient operator), 是一个二阶可微的实函数。如果该方程的右边项是一个给定的函数 ,则可以得到泊松方程(Possion’s equation):

不同坐标系下的拉普拉斯方程的形式

1、在直角坐标系下:

2、在柱坐标系下:

3、在球坐标系下:

  由于本文着重讨论球坐标系下的拉普拉斯方程的解,所以球坐标下的拉普拉斯方程作详细讨论:




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球坐标与直角坐标的关系

求解目的:就是将 Extra open brace or missing close brace \begin{bmatrix}\dfrac{\partial f}{\partial x^2},\dfrac{\partial f}{\partial y^2},\dfrac{\partial f}{\partial z^2}\end{bmatrix}^{ 的一阶和二阶偏微分的线性组合表示出来。
在球坐标

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