☆ 2階微分,ラプラシアンの意味 ☆

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〇 2階微分  2階偏微分  ラプラシアン △  2024.3-2013.1  Yuji.W   

◇ 2*3=6  Ten(3)=10^3=1000  微分 ;  偏微分 :  積分 $  e^(i*x)=expi(x)
ベクトル <A>  縦ベクトル <A)  単位ベクトル <xu>  内積 *  外積 #   000 

〓  ラプラシアン  〓  微分 ;  2階微分 ;;  偏微分 :  2階偏微分 ::

▷ 3つの変数 x,y,z の関数 f(x,y,z)

{定義}  ラプラシアン △=(::x)+(f::y)+f(::z)  △f(x,y,z)=f::x+f::y+f::z   

〓  1変数ラプラシアンの意味  〓 

◎ 2階微分  変化の割合の変化の割合{!}

▢ 変数 x の関数 f(x)  微少量 h に対して  (近場の平均)=[f(x+h)+f(x-h)]/2

▷ 微少量 h に対して、

..  f(x+h)=f(x)+[f(x);x]*h+(1/2)*[f(x);;x]*h^2+(1/6)*[f(x);;;x]*h^3+…  ①

..  f(x-h)=f(x)-[f(x);x]*h+(1/2)*[f(x);;x]*h^2-(1/6)*[f(x);;;x]*h^3+…  ②

..  (近場の平均)=(①+②)/2=f(x)+[f(x);;x]*h^2/2

≫  f(x)-(近場の平均)=-[f(x);;x]*h^2/2   

▲ 自分が、周りの平均値よりどれだけ小さいかを表す  ♡ ちょっと悲しい値だなあ{!}

★ f(x)=x^2  x=3  h=0.1

..  f(3)=9  f(3.1)=9.61  f(2.9)=8.41  (近場の平均)=(9.61+8.41)/2=9.01

..  f(3)-(近場の平均)=9-9.01=-0.01  ①

一方  f(x);;x=2  [f(x);;x]*h^2/2=2*0.1^2/2=0.01  ②

⇒  ①=-②

〓  2変数ラプラシアン、3変数ラプラシアン の意味  〓 

▢ 2つの変数 x,y の関数 f(x,y)  微少量 h

..  (近場の平均)=[f(x+h,y)+f(x-h,y)+f(x,y+h)+f(x,y-h)]/4

▷ f(x+h,y)=f(x,y)+(f:x)*h+(f::x)*h^2/2+…
..  f(x-h,y)=f(x,y)-(f:x)*h+(f::x)*h^2/2-…
..  f(x,y+h)=f(x,y)+(f:y)*h+(f::y)*h^2/2+…
..  f(x,y+h)=f(x,y)-(f:y)*h+(f::y)*h^2/2-…

..   f(x+h,y)+f(x-h,y)+f(x,y+h)+f(x,y-h)=4*f(x,y)+(f::x+f::y)*h^2

≫  f(x,y)-(近場の平均)=-△f(x,y)*h^2/4   

▢ 3つの変数 x,y,z の関数 f(x,y,z)  微少量 h

..  (近場の平均)
=[f(x+h,y,z)+f(x-h,y,z)+f(x,y+h,z)+f(x,y-h,z)+f(x,y,z+h)+f(x,y,z-h)]/6

▷ f(x+h,y,z)+f(x-h,y,z)+f(x,y+h,z)+f(x,y-h,z)+f(x,y,z+h)+f(x,y,z-h)
=6*f(x,y,z)+(f::x+f::y+f::z)*h^2 

≫  f(x,y,z)-(近場の平均)=-△f(x,y,z)*h^2/6   

{なるほどな、やっとイメージが掴めてきた!2021.1}{わかってきたよ!2024.3}

〓  2階微分,ラプラシアンの意味  〓  微分 ;  偏微分 : 2階微分,ラプラシアンの意味23.4

▢ 変数 x  xの関数 f(x)  微少量 h

▷ f(x)-(近場の平均)=-[f(x);;x]*h^2/2

▲ 自分が、周りの平均値よりどれだけ小さいかを表す

▢ ラプラシアン △f=f::x+f::y+f::z  微少量 h

▷ f(x,y)-(近場の平均)=-△f(x,y)*h^2/4

..  f(x,y,z)-(近場の平均)=-△f(x,y,z)*h^2/6

〓  波動方程式  〓 

▢ 変位 u(t,x,y,z)  波動方程式 u::t=v^2*△u

▷ u::t=(変位の2階時間微分) ∝ (加速度) ∝ (力)

一方  u(x,y,z)-[u(x,y,z)の近場の平均]=-△u(x,y,z)*h^2/6 

⇒  [u(x,y,z)-(近場の平均)] ∝ -(力)

u(x,y,z)>(近場の平均) のとき  (力)<0  u(x,y,z) が小さくなろうとする

u(x,y,z)<(近場の平均) のとき  (力)>0  u(x,y,z) が大きくなろうとする

すなわち、常に、近場の平均 になろうとする  ⇒  波になる   

また、v^2 が大きいほど、力が大きくなる。変化が早くなる。波が速く伝わる   

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