流体力学から数値計算まで

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ラプラシアン

ラプラシアン作用素は、微分作用素の内積で表されます。

\[ \begin{aligned} \Delta &=(\nabla\cdot\nabla)\\[6pt] &=\left(\sum_{i=0}^{3}\vec{\delta}_{i}\frac{\partial}{\partial x_i}\cdot\sum_{j=0}^{3}\vec{\delta}_{j}\frac{\partial}{\partial x_j}\right)\\[6pt] &=\left(\sum_{i=0}^{3}\sum_{j=0}^{3}\vec{\delta}_{i}\frac{\partial}{\partial x_i}\cdot\vec{\delta}_{j}\frac{\partial}{\partial x_j}\right)\\[6pt] &=\sum_{i=0}^{3}\sum_{j=0}^{3}(\vec{\delta}_{i}\cdot\vec{\delta}_{j})\frac{\partial}{\partial x_i}\frac{\partial}{\partial x_j}\\[6pt] &=\sum_{i=0}^{3}\sum_{j=0}^{3}\delta_{ij}\frac{\partial}{\partial x_i x_j}\\[6pt] &=\sum_{i=0}^{3}\frac{\partial}{\partial x_i^2}\\[6pt] &=\frac{\partial}{\partial x^2}+\frac{\partial}{\partial y^2}+\frac{\partial}{\partial z^2} \end{aligned} \]

上記の項のオーダーは、

(微分作用素・微分作用素) = (1 - 2 + 1) = 0

と計算されるので、スカラー量になります。


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(2011.3.15~)