Co jsme udělali: Au = f, u D(A)

Podobné dokumenty
Dnešní látka: Literatura: Kapitoly 3 a 4 ze skript Karel Rektorys: Matematika 43, ČVUT, Praha, Text přednášky na webové stránce přednášejícího.

Dnešní látka Variačně formulované okrajové úlohy zúplnění prostoru funkcí. Lineární zobrazení.

(Poznámka: V MA 43 je věta formulována trochu odlišně.)

Literatura: Kapitoly 3, 4 a 2 d) ze skript Karel Rektorys: Matematika 43, ČVUT, Praha, Text přednášky na webové stránce přednášejícího.

Homogenní (nulové) okrajové podmínky Nehomogenní (nenulové) okrajové podmínky

Homogenní (nulové) okrajové podmínky Nehomogenní (nenulové) okrajové podmínky

které charakterizují danou fyzikální situaci. souvislostí). Může být formulován jako soustava rovnic a nerovnic.

Věta o sedlovém bodu a Fredholmova alternativa

Literatura: Text o lineární algebře na webových stránkách přednášejícího (pro opakování). Kapitoly 4 a 5 ze skript Ondřej Zindulka: Matematika 3,

19 Hilbertovy prostory

Aplikovaná numerická matematika

Primitivní funkce a Riemann uv integrál Lineární algebra Taylor uv polynom Extrémy funkcí více prom ˇenných Matematika III Matematika III Program

7. Derivace složené funkce. Budeme uvažovat složenou funkci F = f(g), kde některá z jejich součástí

Metoda konečných prvků Charakteristika metody (výuková prezentace pro 1. ročník navazujícího studijního oboru Geotechnika)

Interpolace, ortogonální polynomy, Gaussova kvadratura

stránkách přednášejícího.

Funkce v ıce promˇ enn ych Extr emy Pˇredn aˇska p at a 12.bˇrezna 2018

terminologie předchozí kapitoly: (ϕ, Ω) - plocha, S - geometrický obraz plochy

Matematika 5 FSV UK, ZS Miroslav Zelený

8.3). S ohledem na jednoduchost a názornost je výhodné seznámit se s touto Základní pojmy a vztahy. Definice

Matematika pro informatiky

Vzpěr jednoduchého rámu, diferenciální operátory. Lenka Dohnalová

em do konce semestru. Obsah Vetknutý nosník, str. 8 Problém č.8: Průhyb nosníku - Ritzova metoda

MATICE. a 11 a 12 a 1n a 21 a 22 a 2n A = = [a ij]

příkladů do cvičení. V textu se objeví i pár detailů, které jsem nestihl (na které jsem zapomněl) a(b u) = (ab) u, u + ( u) = 0 = ( u) + u.

MATEMATIKA IV - PARCIÁLNÍ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE - ZÁPISKY Z. Obsah. 1. Parciální diferenciální rovnice obecně. 2. Kvaazilineární rovnice prvního řádu

Dnešní látka Opakování: normy vektorů a matic, podmíněnost matic Jacobiova iterační metoda Gaussova-Seidelova iterační metoda

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Diferenciální rovnice. študenti MFF 15. augusta 2008

Matematická analýza pro informatiky I.

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Skalární součin. študenti MFF 15. augusta 2008

Četba: Texty o lineární algebře (odkazy na webových stránkách přednášejícího).

Základní spádové metody

Literatura: Kapitola 2 d) ze skript Karel Rektorys: Matematika 43, ČVUT, Praha, Text přednášky na webové stránce přednášejícího.

5. cvičení z Matematiky 2

Matematická analýza III.

Obsah. 1 Lineární prostory 2

EUKLIDOVSKÉ PROSTORY

9. přednáška 26. listopadu f(a)h < 0 a pro h (0, δ) máme f(a 1 + h, a 2,..., a m ) f(a) > 1 2 x 1

Četba: Texty o lineární algebře (odkazy na webových stránkách přednášejícího).

22 Základní vlastnosti distribucí

Lineární algebra : Metrická geometrie

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2018

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

10 Funkce více proměnných

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

ZS: 2017/2018 NMAF061 F/2 J. MÁLEK. Matematika pro fyziky I. Posluchárna: T2 T1 Konzultační hodiny: pátek 9:40-10:30, posluchárna T5

12. Křivkové integrály

1 Polynomiální interpolace

III. Diferenciál funkce a tečná rovina 8. Diferenciál funkce. Přírůstek funkce. a = (x 0, y 0 ), h = (h 1, h 2 ).

Program SMP pro kombinované studium

Drsná matematika III 1. přednáška Funkce více proměnných: křivky, směrové derivace, diferenciál

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2017) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Definice 1.1. Nechť je M množina. Funkci ρ : M M R nazveme metrikou, jestliže má následující vlastnosti:

PŘEDNÁŠKA 9 KŘIVKOVÝ A PLOŠNÝ INTEGRÁL 1. DRUHU

Průvodce studiem. do bodu B se snažíme najít nejkratší cestu. Ve firmách je snaha minimalizovat

Greenova funkce pro dvoubodové okrajové úlohy pro obyčejné diferenciální rovnice

Matematika (CŽV Kadaň) aneb Úvod do lineární algebry Matice a soustavy rovnic

Budeme hledat řešení y(x) okrajové úlohy pro diferenciální rovnici druhého řádu v samoadjungovaném tvaru na intervalu a, b : 2 ) y i p i+ 1

Matematika B101MA1, B101MA2

Věta 12.3 : Věta 12.4 (princip superpozice) : [MA1-18:P12.7] rovnice typu y (n) + p n 1 (x)y (n 1) p 1 (x)y + p 0 (x)y = q(x) (6)

1 Linearní prostory nad komplexními čísly

11. Skalární součin a ortogonalita p. 1/16

Vektorový prostor. Př.1. R 2 ; R 3 ; R n Dvě operace v R n : u + v = (u 1 + v 1,...u n + v n ), V (E 3 )...množina vektorů v E 3,

Netradiční výklad tradičních témat

6.1 Vektorový prostor

Matematika V. Dynamická optimalizace

1.1 Existence a jednoznačnost řešení. Příklad 1.1: [M2-P1] diferenciální rovnice (DR) řádu n: speciálně nás budou zajímat rovnice typu

Diferenˇcní rovnice Diferenciální rovnice Matematika IV Matematika IV Program

+ 2y. a y = 1 x 2. du x = nxn 1 f(u) 2x n 3 yf (u)

Derivace funkcí více proměnných

Parciální diferenciální rovnice

Úvodní informace. 17. února 2018

Fakt. Každou soustavu n lineárních ODR řádů n i lze eliminací převést ekvivalentně na jednu lineární ODR

13. cvičení z Matematické analýzy 2

Úvod do parciálních diferenciálních rovnic. 2 Kanonický tvar lineárních PDR 2. řádu pro funkce

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Požadavky k písemné přijímací zkoušce z matematiky do navazujícího magisterského studia pro neučitelské obory

Četba: Texty o lineární algebře (odkazy na webových stránkách přednášejícího).

Pružnost a plasticita II CD03

a počtem sloupců druhé matice. Spočítejme součin A.B. Označme matici A.B = M, pro její prvky platí:

2. Určete jádro KerL zobrazení L, tj. nalezněte alespoň jednu jeho bázi a určete jeho dimenzi.

MATEMATIKA III. Olga Majlingová. Učební text pro prezenční studium. Předběžná verze

VI. Derivace složené funkce.

Kapitola 11: Lineární diferenciální rovnice 1/15

5. Lokální, vázané a globální extrémy

Matice. Je dána matice A R m,n, pak máme zobrazení A : R n R m.

Vektorové podprostory, lineární nezávislost, báze, dimenze a souřadnice

11. přednáška 10. prosince Kapitola 3. Úvod do teorie diferenciálních rovnic. Obyčejná diferenciální rovnice řádu n (ODR řádu n) je vztah

Úlohy nejmenších čtverců

Definice globální minimum (absolutní minimum) v bodě A D f, jestliže X D f

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) LDR druhého řádu VMAT, IMT 1 / 22

1. Obyčejné diferenciální rovnice

Obsah Obyčejné diferenciální rovnice

PRUŽNOST A PEVNOST II

Obsah. Matematika. Obsah. Ljapunovova metoda. Volba LF

INTEGRÁLY S PARAMETREM

Přednášky z předmětu Aplikovaná matematika, rok 2012

ZS: 2018/2019 NMAF063 F/3 Josef MÁLEK. Matematika pro fyziky III

0.1 Úvod do lineární algebry

Základy matematické analýzy

Transkript:

Předmět: MA4 Dnešní látka: Od okrajových úloh v 1D k o. ú. ve 2D Laplaceův diferenciální operátor Variačně formulované okrajové úlohy pro parciální diferenciální rovnice a metody jejich přibližného řešení Zobecněná derivace Obecná Dirichletova, Neumanova a Newtonova okrajová podmínka Literatura: Kapitoly 3 a 4 ze skript Karel Rektorys: Matematika 43, ČVUT, Praha, 2001. Kapitola IV z knihy Karel Rektorys: Variační metody v inženýrských problémech a v problémech matematické fyziky, SNTL, Praha, 1974. Text přednášky na webové stránce přednášejícího.

Co jsme udělali: ( p(x)u ) + q(x)u = f, u(a) = 0 = u(b) Au = f, u D(A) min F(v), v H A kde Au = (p(x)u ) + q(x)u a F(v) = (v, v) A 2(f, v). A je symetrický a pozitivně definitní operátor (p(x) > 0 pro a x b; s q(x) je to složitější, ale q(x) 0 stačí). H A je zúplněníd(a) (doplněníd(a) o další funkce - limity). (Av, w) & int. po částech = (v, w) A Zobecnění do 2D a 3D?

Variačně formulované okrajové úlohy pro parciální diferenciální rovnice. Laplaceův operátor v R 2 (E 2 ) v R 3 (E 3 ) = 2 x 2 1 = 2 x 2 1 + 2 x 2 2 Laplaceova rovnice v R 2 + 2 x2 2, u = 2 u x1 2 + 2 u x2 2. + 2 x3 2, u = 2 u x1 2 + 2 u x2 2 u = 0. Řešení např. u = 5x 1 + 9x 2, u = 8x 2 1 8x 2 2. + 2 u x3 2.

Poissonova rovnice v R 2 u = f, kde f C(R 2 ) je zadaná funkce. Pro f = 2 sin x 1 cos x 2, řešení např. u = sin x 1 cos x 2. Obdobně Poissonova rovnice v R 3 : u = f. Laplaceův operátor se hojně vyskytuje ve fyzice (rovnice pro elektrický nebo gravitační potenciál, vedení tepla, šíření vln).

Okrajové úlohy pro Poissonovu (Laplaceovu) rovnici Oblast R n : otevřená, omezená a souvislá množina v R n. Předpoklady: je omezená oblast a její hranice Γ (často též značeno ) je lipschitzovská. Okrajová úloha: u = f v a na Γ okrajová podmínka Dirichletova: u = g na Γ, kde funkce g je na hranici Γ předepsána; Neumannova: u = h na Γ, kde funkce h je zadaná na ν hranici Γ (derivace řešení podle jednotkové vnější normály ν); Newtonova: u +αu = h na Γ, kde funkce α a h jsou ν zadané na hranici Γ. Dirichletův (Neumannův, Newtonův) problém pro Poissonovu rovnici.

Dirichletův problém pro Poissonovu rovnici podrobněji R 2, f C(), g C(Γ) Hledáme funkci u, která splňuje je spojitá v uzavřené oblasti = Γ; má v spojité parciální derivace 2 u a splňuje v rovnici u = f ; x 2 1 v každém bodě hranice Γ platí u = g. Stručně u C 2 () C(), u = f v, u = g na Γ. a 2 u x 2 2 Každou funkci s těmito vlastnostmi nazýváme (klasickým) řešením Dirichletova problému pro Poissonovu rovnici. Obdobně pro R 3, R n a pro f = 0 (Dirichletův problém pro Laplaceovu rovnici).

Existuje (klasické) řešení? Ano pro speciální, f a g. Obecně ale existence klasického řešení není zaručena. Je možné úlohu formulovat pomocí operátoru a přejít k variačním metodám? Pro jednoduchost předpokládejme g = 0. Pak operátor A : D(A) C() je dán předpisem Au = u a definičním oborem D(A) = {u C 2 () : u Γ = 0}. V 1D byla pro přechod k zobecněnému řešení klíčová symetrie operátoru a pozitivní definitnost operátoru (pak bylo možné zúplnit/rozšířit D(A) na H A a v H A existovalo minimum funkcionálu energie). Lze podobně postupovat i u Dirichletovy úlohy?

Co je obdobou integrace po částech, kterou známe z 1D úloh? Greenova věta Necht je oblast s lipschitzovskou hranicí a necht funkce f(x) = f(x 1,...,x n ) a g(x) = g(x 1,...,x n ) jsou spojité v Γ včetně parciálních derivací f/ x i, g/ x i pro některý index i. Pak platí f g dx = fgν i ds f g dx, x i Γ x i kde ν i je i-tá souřadnice jednotkového vektoru vnější normály. Poznámka: Greenova věta z MA3 pro vektorovou funkci f, tj. f νds = div f dx, plyne z nynější verze Gr. věty při volbě g = 1. Γ

Připomeňme, že i pro funkce u, v C() je skalární součin definován analogicky jako v případě 1D, tj. (u, v) = u(x)v(x)dx, jde tedy o dvojný (případně trojný, vícerozměrný) integrál. Operátor daný předpisem Au = u je na D(A) = {u C 2 () : u Γ = 0} symetrický. Díky Greenově větě totiž pro u, v D(A) platí (Au, v) = (u, Av) = u v dx, nebot integrály přes hranici Γ jsou nulové.

Operátor A je pozitivní: u D(A), u 0 (Au, u) = u u dx > 0. Je pozitivně definitní?

Friedrichsova nerovnost [K. Rektorys:Variační metody..., SNTL, Praha, 1974 (upraveno)] Necht je oblast s lipschitzovskou hranicí; uvažujme funkce z prostoru C 1 ( Γ). Pak existuje kladná konstanta c, závislá na, ale nezávislá na funkcích z C 1 ( Γ) a taková, že pro každou funkci u C 1 ( Γ) platí n k=1 ( ) u 2 dx + u 2 (S) ds c x k Γ u 2 (x) dx = c u 2 L 2 ().

Díky Friedrichsově nerovnosti pro u D(A) (je tedy u = 0 na Γ) platí (Au, u) = c u u dx = n k=1 u 2 (x) dx = c u 2 L 2 (). Operátor A je tudíž pozitivně definitní. ( ) u 2 dx x k

Můžeme tedy (vyšedše z operátorové rovnice Au = f ) definovat energetický skalární součin (u, v) A = (Au, v) a energetickou normu u A = (Au, u); definovat prostor H A jako zúplnění prostoru D(A); definovat na H A funkcionál energie F(u) = (u, u) A 2(f, u); definovat zobecněné řešení rovnice Au = f jako funkci u H A, v níž F nabývá svého minima na H A (minimum existuje); hledat přibližné řešení u k Ritzovou metodou, tj. hledat koeficienty a 1,...,a k v lineární kombinaci u k = a 1 v 1 + +a k v k, kde funkce v 1,..., v k jsou pevně dány a u k minimalizuje hodnotu funkcionálu energie na prostoru všech lineárních kombinací funkcí v 1,...,v k.

Několik obrázků bázových funkcí pro Ritzovu metodu = (0, L 1 ) (0, L 2 ) (obdélník) Trigonometrická báze v 1 = sin πx 1 L 1 sin πx 2 L 2, v 2 = sin 2πx 1 L 1 sin πx 2 L 2, v 3 = sin πx 1 L 1 sin 2πx 2 L 2, v 4 = sin 3πx 1 L 1 sin πx 2 L 2, v 5 = sin 2πx 1 L 1 sin 2πx 2 L 2, v 6 = sin πx 1 L 1 sin 3πx 2 L 2,...

sin 2πx 1 L 1 sin 2πx 2 L 2 sin 3πx 1 L 1 sin πx 2 L 2 sin πx 1 L 1 sin 3πx 2 L 2

Polynomiální báze g = x 1 x 2 (L 1 x 1 )(L 2 x 2 ) v 1 = g, v 2 = x 1 g, v 3 = x 2 g, v 4 = x 2 1 g, v 5 = x 1 x 2 g, v 6 = x 2 2 g,... 1,0 0,5 1,0 0,5 0,0 0 0,0 0 1 x_2 0,0 0,5 2 x_1 1,0 1 0,0 x_2 2 1,0 0,5 x_1 1,5 1,0 0,5 1,0 0,5 0,0 0,0 0,5 0,0 0 1,0 x_2 1,5 2,0 1,0 0,5 x_1 0,0 1 0,0 x_2 2 1,0 0,5 x_1

Metoda konečných prvků (MKP) různé typy spojitých bázových funkcí s malým nosičem. Nejjednodušší po částech lineární. Na rozdíl od předchozí báze (Ritzova metoda), tato báze zajistí, že výsledná soustava lineárních algebraických rovnic bude mít řídkou matici. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2 1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Obě metody (Ritzova, MKP) opět vedou k řešení soustavy lineárních algebraických rovnic přímou nebo iterační metodou. Sestavení soustavy (její matice a pravé strany) je pracné kvůli integraci, používá se integrace numerická. Vrat me se ještě k původní úloze a minimalizaci funkcionálu energie.

Necht u H A je bodem minima energetického funkcionálu a v H A. Definujme φ(t) = F(u + tv) a upravme φ(t) = F(u + tv) = (u + tv, u + tv) A 2(f, u + tv) = (u, u) A + 2t(u, v) A + t 2 (v, v) A 2(f, u) 2t(f, v). Z podmínky minima φ (0) = 0 (čárka značí derivaci dle t). Tedy (u, v) A = (f, v) musí platit pro v H A. Opět se tedy setkáváme s ekvivalentní úlohou: Najdi u H A takové, že platí (u, v) A = (f, v) v H A, která má totéž zobecněné řešení u jako minimalizace funkcionálu energie. Tuto formulaci můžeme odvodit i bez minimalizace funkcionálu energie.

Jiná cesta k zobecněnému řešení Jestliže u = f v R 2, pak uv dx = fv dx (1) pro každou funkci v z vhodného velkého" prostoru?. S užitím Greenovy věty a u = 0 na Γ odvodíme slabě formulovanou úlohu: Najdi funkci u? takovou, aby platilo ( u v + u ) v dx = fv dx v?. (2) x 1 x 1 x 2 x 2 Potřebujeme, aby takto formulovaná úloha měla jednoznačné řešení u, které sice nemusí ležet v C 2 (), avšak v případě, že náhodou u C 2 (), aby platilo u = f v a u = 0 na Γ. Ukáže se (netriviálně), že na místě? potřebujeme prostor (Sobolevův), jenž splývá s prostorem H A známým z úvah o minimu funkcionálu energie (zúplnění D(A)).

Jak si představit funkce z H A = Sobolevova prostoru W 1,2 ()? W 1,2 () = {u L 2 () : u/ x 1, u/ x 2 L 2 (), u Γ = 0}, kde však derivace jsou zobecněné: Řekneme, že funkce v,i L 2 () je zobecněnou první parciální derivací podle proměnné x i funkce u L 2 (), platí-li pro každou funkci φ C0 () v,i φ dx = u φ dx, (3) x i kde C0 () je prostor všech funkcí nekonečně spojitě diferencovatelných v a nulových v nějakém okolí hranice oblasti. Jestliže u C 1 (), pak v,i u/ x i a v,i je parciální derivace funkce u v klasickém smyslu. V pozadí (3) stojí Greenova věta. Platnost u Γ = 0 též v jistém zobecněném smyslu (nulová stopa funkce).

Prostor H A byl sice původně definován pomocí operátoru A, ale lze jej definovat přímo, bez operátoru A. Značí se W 1,2 (); pro R 2 W 1,2 () = {u L 2 () : u/ x 1, u/ x 2 L 2 (), u Γ = 0}. Ještě obecnější (bez podmínky nulovosti na hranici) je prostor W 1,2 () (Sobolevův prostor) W 1,2 () = {u L 2 () : u/ x 1, u/ x 2 L 2 ()}. Jest W 1,2 () W 1,2 (). Na obou prostorech je definován speciální skalární součin funkcí (užívá i derivace!) ( ) u v (u, v) W 1,2 () = (u, v) L 2 () +, x 1 x 1 L 2 () u v = uv dx + dx + x 1 x 1 Norma u W 1,2 () = (u, u) W (). 1,2 ( u +, x 2 ) v x 2 u v dx. x 2 x 2 Prostor W 1,2 () (i W 1,2 ()) je úplný (každá posloupnost cauchyovská v normě u W 1,2 () má limitu z W 1,2 ()). L 2 ()

Shrnutí Klasické řešení úlohy: najít u C 2 () C(), aby u = f v R 2, u = 0 na Γ. Slabé řešení úlohy: najít u W 1,2 (), aby u v dx = fv dx v W 1,2 (). (4) (Odpovídá nulové derivaci funkcionálu energie v každém směru v W 1,2 ().) Díky symetrii operátoru je (4) ekvivalentní minimalizaci funkcionálu energie na H A W 1,2 (), řešení u je v obou případech stejné.

Přibližné řešení rovnice ( u v + u ) v dx = x 1 x 1 x 2 x 2 fv dx v W 1,2 () na podprostoru V m W 1,2 () konečné dimenze opět ve tvaru lineární kombinace bázových funkcí v i, tj. u m = m i=1 c iv i, ( m i=1 c iv i v + m i=1 c ) iv i v dx = fv dx, x 1 x 1 x 2 x 2 m ( vi v c i + v ) i v dx = fv dx v V m. x 1 x 1 x 2 x 2 i=1 Místo testování funkcemi v V m stačí užít jen v 1,..., v m. Dostaneme soustavu m lin. alg. rovnic pro neznámý vektor c = (c 1,...,c m ) T, (v i, v 1 ) A c 1 +(v i, v 2 ) A c 2 + +(v i, v m ) A c m = (f, v i ), i = 1, 2,..., m. Tuto soustavu známe z Ritzovy metody a z MKP!!!

Obecná Dirichletova okrajová podmínka, říká se jí stabilní a ovlivňuje prostor funkcí. 1 Klasické řešení úlohy: najít u C 2 () C(), aby u = f v R 2, u = g na Γ. Slabé řešení úlohy: Vezměme takovou funkci w W 1,2 (), aby splňovala w = g na Γ, pak hledáme funkci u W 1,2 (), pro niž u w W 1,2 (), u v dx = fv dx v W 1,2 (). Lze řešit např. užitím u = w + u 0, kde u 0 W 1,2 (): u 0 v dx = fv dx w v dx v W 1,2 (). 1 Obsahuje jen funkce s nulovu stopou na Γ.

Obecná Neumannova okrajová podmínka, říká se jí nestabilní a neovlivňuje prostor funkcí, 2 objevuje se ve slabé formulaci. Klasické řešení úlohy: najít u C 2 () C 1 (), aby u = f v R 2, u = h na Γ. ν Při aplikaci Greenovy věty na cestě od (1) k (2) zjistíme, že Γ ( u/ ν)v ds = Γ hv ds. Slabé řešení úlohy: Hledáme funkci u W 1,2 (), pro niž u v dx = fv dx + hv ds v W 1,2 (). (5) Poznámka: Povšimněte si, že v = konstanta W 1,2 (). Z (5) pak plyne nutná podmínka pro existenci řešení: 0 = f dx + Γ h ds 2 Není omezení na nulovou stopu na hranici Γ. Γ

Obecná Newtonova okrajová podmínka, říká se jí nestabilní a neovlivňuje prostor funkcí, 3 objevuje se ve slabé formulaci. Klasické řešení úlohy: najít u C 2 () C 1 (), aby u ν u = f v R 2, +αu = h na Γ. Při aplikaci Greenovy věty na cestě od (1) k (2) zjistíme, že Γ ( u/ ν)v ds = Γ αuv ds Γ hv ds. Slabé řešení úlohy: Najít u W 1,2 (), aby v W 1,2 () u v dx + αuv ds = fv dx + hv ds. Γ Γ 3 Není omezení na nulovou stopu na hranici Γ.

Příklad v 1D (obecná Dirichletova OP): Okrajová úloha u + e x u = cos x v (0, 3), u(0) = 1, u(3) = 5. Zvolíme například w(x) = 1 2x, tj. u = u 0 + w, navíc dokonce u = u 0. Pak OÚ pro neznámou funkci u 0: u 0 + ex (u 0 + w) = cos x v (0, 3), u 0 (0) = 0, u 0 (3) = 0. Slabá formulace: Najít u 0 W 1,2 (0, 3), aby v W 1,2 (0, 3) 3 0 ( u 0 (x)v (x)+e x u 0 (x)v(x) ) dx = 3 0 (cos x e x (1 2x))v(x) dx. Řešení původní úlohy je u = u 0 + 1 2x W 1,2 (0, 3).