Ортогональная система Франклина и ортогональная система финитных функций в численных методах решения краевых задач

• Published in: Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo tehničeskogo universiteta. Seriâ Fiziko-matematičeskie nauki Vol. 19; no. 2; pp. 398 - 404
• Main Authors: Леонтьев, Виктор Леонтьевич, Leontev, Victor Leontevich
• Format: Journal Article
• Language: Russian
• Published: 2015
• ISSN: 1991-8615; 2310-7081; 2310-7081
• DOI: 10.14498/vsgtu1414

Возможности классических рядов Фурье, связанных с тригонометрическими функциями, существенно ограничены в двумерных и трехмерных краевых задачах. Граничные условия таких краевых задач для областей с криволинейными границами часто не удается выполнить при использовании классических рядов Фурье. Решение этой проблемы дает использование ортогональных финитных базисных функций. Однако ортогональные базисные функции Хаара не являются непрерывными. Ортогональные вейвлеты Добеши имеют компактные носители, но не записываются в аналитической форме и имеют низкую гладкость. Непрерывные финитные функции Фабера-Шаудера не являются ортогональными. Ортогональные непрерывные функции Франклина не являются финитными. Здесь установлена связь ортогональной системы функций Франклина с последовательностью сеточных наборов кусочно-линейных ортогональных финитных базисных функций (ОФФ). Сформирован ряд Фурье-ОФФ на основе таких непрерывных ОФФ, который позволяет выполнять граничные условия типа Дирихле на криволинейных границах в рамках интегральных постановок краевых задач. Аналогичная проблема, связанная с удовлетворением граничных условий типа Неймана, также устраняется при дополнительном использовании смешанных интегральных постановок краевых задач. Ряд Фурье-ОФФ повышает эффективность смешанных численных методов решения краевых задач. Possibilities of classical trigonometric Fourier series are substantially limited in 2-D and 3-D boundary value problems. Boundary conditions of such problems for areas with curvilinear boundaries often fails when using the classical Fourier series. The solution of this problem is the use of orthogonal finite functions. However, orthogonal Haar basis functions are not continuous. The orthogonal Daubechies wavelets have compact supports, but is not written in analytical form and have low smoothness. Continuous finite Schauder-Faber functions are not orthogonal. Orthogonal Franklin continuous functions are not finite. The connection of the orthogonal Franklin functions with a sequence of grid groups of piecewise linear orthogonal finite basis functions (OFF) is established here. The Fourier-OFF series on the basis of such continuous OFF is formed. Such series allows to execute boundary conditions of Dirichlet's type on curvilinear boundaries in integral performances of boundary value problems. A similar problem is connected with a satisfaction of Neumann boundary conditions and also is eliminated in the integral mixed performances of boundary value problems. Fourier-OFF series increases the effectiveness of mixed numerical methods for boundary value problems solving.