بيت » Fundamental Solution (Green’s Function)

Fundamental Solution (Green’s Function)

1828
  • George Green

A fundamental solution of a linear partial differential operator [latex]L[/latex] is a solution to the equation [latex]Lu = delta(x)[/latex], where [latex]delta(x)[/latex] is the Dirac delta function. It represents the response of the system to a point source or impulse. Once known, the solution to the inhomogeneous equation [latex]Lu = f(x)[/latex] can be found by convolution: [latex]u(x) = (G * f)(x)[/latex], where [latex]G[/latex] is the fundamental solution.

The concept of a fundamental solution, often closely related to a Green’s function, is a powerful tool for solving inhomogeneous linear PDEs. The Dirac delta function [latex]delta(x)[/latex] is a generalized function representing an idealized point source of infinite density and unit total mass, concentrated at [latex]x=0[/latex]. The fundamental solution [latex]G(x)[/latex] is therefore the effect or field generated by this single point source.

The power of this الطريقة comes from the superposition principle, which applies to linear equations. Any general source term [latex]f(x)[/latex] can be thought of as a sum (or integral) of infinitely many weighted point sources. The total solution [latex]u(x)[/latex] is then the superposition of the responses to each of these point sources. This superposition is mathematically expressed by the convolution integral [latex]u(x) = int G(x-y)f(y) dy[/latex]. This transforms the problem of solving a PDE into the problem of finding the fundamental solution and then performing an integration.

For example, the fundamental solution for the Laplace operator in three dimensions ([latex]L = nabla^2[/latex]) is [latex]G(vec{r}) = -frac{1}{4pi|vec{r}|}[/latex], which is the form of the electrostatic or gravitational potential from a point charge or mass. The fundamental solution for the heat equation is the ‘heat kernel’, a Gaussian function that spreads out over time. Green’s functions are closely related but are tailored to specific domains and boundary conditions, often constructed from the fundamental solution.

UNESCO Nomenclature: 1208
– Mathematical physics

النوع

Abstract System

Disruption

Foundational

الاستخدام

Widespread Use

Precursors

  • superposition principle for linear equations
  • potential theory of laplace and poisson
  • fourier analysis and convolution theorem
  • dirac’s formulation of the delta function

التطبيقات

  • electromagnetism for calculating fields from charge distributions
  • quantum field theory for calculating propagators
  • structural engineering for determining the response of a structure to a point load
  • acoustics for modeling sound from a point source
  • image processing for deblurring (deconvolution)

براءات الاختراع:

NA

Potential Innovations Ideas

!!مستويات !!! العضوية مطلوبة

يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.

انضم الآن

هل أنت عضو بالفعل؟ سجّل الدخول هنا
Related to: fundamental solution, green’s function, dirac delta, point source, convolution, linear pde, potential theory, propagator

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مدير مشروع أو بحث وتطوير
تطوير المنتج الفعال

متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم حسب التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية

نحن نبحث عن راعي جديد

 

هل شركتك أو مؤسستك متخصصة في التقنية أو العلوم أو الأبحاث؟
> أرسل لنا رسالة <

احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه

أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<

Historical Context

(if date is unknown or not relevant, e.g. "fluid mechanics", a rounded estimation of its notable emergence is provided)

Related Invention, Innovation & Technical Principles

Scroll to Top

قد يعجبك أيضاً