∇2f=0,求出(Fki+1,j-2Fk+1i,j+Fki-1,j)/△x2 +(Fki,j+1-2Fk+1i,j+Fki,j-1)/△y2=0
时间: 2024-05-30 14:16:30 浏览: 127
根据泊松方程 ∇2f=0,可以得到:
(Fki+1,j-2Fki,j+Fki-1,j)/△x2 + (Fki,j+1-2Fki,j+Fki,j-1)/△y2 = 0
移项并整理可得:
(Fki+1,j-2Fki,j+Fki-1,j)/(△x2) = (2Fki,j-Fki,j+1-Fki,j-1)/(△y2)
将右边的式子带入题目所求的式子中,可得:
(Fki+1,j-2Fki,j+Fki-1,j)/(△x2) = (2Fki,j-Fki,j+1-Fki,j-1)/(△y2)
× (Fki,j+1-2Fki,j+Fki,j-1)/(△y2) = 0
化简可得:
(Fki+1,j-2Fki,j+Fki-1,j)/(△x2) × Fki,j+1 - 2Fki,j × (Fki,j+1+Fki,j-1)/(△y2) + (Fki+1,j-2Fki,j+Fki-1,j)/(△x2) × Fki,j-1 = 0
即:
(Fki+1,j-2Fki,j+Fki-1,j) × Fki,j+1 - 2Fki,j × (Fki,j+1+Fki,j-1) + (Fki+1,j-2Fki,j+Fki-1,j) × Fki,j-1 × (△x2)/(△y2) = 0
因此,题目所求的式子为:
(Fki+1,j-2Fki,j+Fki-1,j) × Fki,j+1 - 2Fki,j × (Fki,j+1+Fki,j-1) + (Fki+1,j-2Fki,j+Fki-1,j) × Fki,j-1 × (△x2)/(△y2) = 0
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∇2f=0,f=e^(-π)y sin(πx),求出(Fki+1,j-2Fk+1i,j+Fki-1,j)/△x2 +(Fki,j+1-2Fk+1i,j+Fki,j-1)/△y2=0
首先,根据题意,可以得到:
Fki,j = e^(-πy)sin(πx)
然后,根据定义,有:
(Fki,j+1 - 2Fki,j + Fki,j-1)/△y^2 = 0
(Fki+1,j - 2Fki,j + Fki-1,j)/△x^2 = 0
将Fki,j代入上述公式中,得到:
(e^(-π(y+△y))sin(πx) - 2e^(-πy)sin(πx) + e^(-π(y-△y))sin(πx))/△y^2 = 0
(e^(-πy)sin(π(x+△x)) - 2e^(-πy)sin(πx) + e^(-πy)sin(π(x-△x)))/△x^2 = 0
化简上述公式,得到:
(e^(π△y) + 2 - 2e^(-π△y))/△y^2 = 0
(e^(π△x) + 2 - 2e^(-π△x))/△x^2 = 0
进一步化简,得到:
(e^(π△y) - 1)/△y^2 = (1 - e^(-π△y))/△y^2
(e^(π△x) - 1)/△x^2 = (1 - e^(-π△x))/△x^2
因此,可以得到:
(Fki,j+1 - 2Fki,j + Fki,j-1)/△y^2 ≈ (1 - e^(-π△y))/△y^2 * Fki,j
(Fki+1,j - 2Fki,j + Fki-1,j)/△x^2 ≈ (1 - e^(-π△x))/△x^2 * Fki,j
进一步展开,得到:
(Fki,j+1 - 2Fki,j + Fki,j-1)/△y^2 ≈ (1 - π△y + O(△y^2))/△y^2 * Fki,j
(Fki+1,j - 2Fki,j + Fki-1,j)/△x^2 ≈ (1 - π△x + O(△x^2))/△x^2 * Fki,j
因此,可以得到:
(Fki,j+1 - 2Fki,j + Fki,j-1)/△y^2 ≈ (1 - π△y)/△y^2 * Fki,j
(Fki+1,j - 2Fki,j + Fki-1,j)/△x^2 ≈ (1 - π△x)/△x^2 * Fki,j
将上述公式代入题目中的式子,得到:
(Fki,j+1 - 2Fki,j + Fki,j-1)/△y^2 - (Fki+1,j - 2Fki,j + Fki-1,j)/△x^2 ≈ (π/△x^2 + π/△y^2) * Fki,j
化简上述公式,得到:
(Fki,j+1 - 2Fki,j + Fki,j-1) * △x^2 - (Fki+1,j - 2Fki,j + Fki-1,j) * △y^2 ≈ π(△x^2 + △y^2) * Fki,j
因此,最终的答案为:
(Fki,j+1 - 2Fki,j + Fki,j-1) * △x^2 - (Fki+1,j - 2Fki,j + Fki-1,j) * △y^2 = π(△x^2 + △y^2) * Fki,j
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