Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер.: Математика. Механика. Информатика,
2024, том 24, выпуск 2,страницы 162–172(Mi isu1017)
Научный отдел Математика
A highly accurate difference method for solving the Dirichlet problem of the Laplace equation on a rectangular parallelepiped with boundary values in $C^{k,1}$
[Разностный метод высокой точности при решении задачи Дирихле для уравнения Лапласа на прямоугольном параллелепипеде с граничными значениями в $C ^ {k,1}$]
Аннотация:
В работе предлагается и обосновывается трехэтапный разностный метод для решения задачи Дирихле уравнения Лапласа на прямоугольном параллелепипеде. На первом этапе приближенное значение суммы из чистых четвертых производных решения определяется $14$-точечным разностным оператором на кубической сетке. На втором этапе приближенное значение суммы из чистых шестых производных решения определяется простейшим $6$-точечным разностным оператором. На третьем этапе система разностных уравнений для искомого решения конструируется также с помощью 6-точечного разностного оператора с коррекцией по результатам первого и второго этапов. Доказано, что предложенная разностная схема решения для задачи Дирихле сходится со скоростью $O(h^{6}(|\ln h|+1))$, кoгда граничные функции на гранях из $C^{7,1}$, а на ребрах их вторые, четвертые и шестые производные удовлетворяют условию согласования, вытекающего из уравнения Лапласа.
Ключевые слова:конечно разностный метод, $3D$ уравнения Лапласа, кубические сетки в параллелепипеде, $14$-точечный оператор усреднения, оценки погрешности.
УДК:
518.517.944/947
Поступила в редакцию: 23.03.2023 Принята в печать: 29.08.2023