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Forum "Uni-Analysis" - Laplace Operator
Laplace Operator < Analysis < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
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Laplace Operator : Aufgabe
Status: (Frage) für Interessierte Status 
Datum: 01:59 Di 18.01.2005
Autor: Bastiane

Hallo ihr!
Leider bin ich mit dem Nacharbeiten der Vorlesungsmitschriften noch nicht allzu weit vorwärts gekommen, damit es aber nicht wieder zu spät wird, hier schon mal eine Aufgabe:

Es seien mit [mm] P_n(t) [/mm] die Polynome [mm] P_n(t)=\bruch{1}{2^nn!}\bruch{d^n}{dt^n}[(t^2-1)^n] [/mm] bezeichnet. Zeigen Sie, dass die Funktion [mm] v(r,\theta)=r^nP_n(cos(\theta)) [/mm] der Gleichung [mm] \Delta^{\Psi}v=0 [/mm] genügt, wobei [mm] \Delta^{\Psi} [/mm] der Laplace Operator in Polarkoordinaten ist.

Ich habe keine Ahnung, wie ich mit so Polynomen und dieser Gleichung umgehen soll...

Viele Grüße und [gutenacht] oder [morgaehn] ;-)

Bastiane
[bahnhof]


        
Bezug
Laplace Operator : Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 11:34 Di 18.01.2005
Autor: Peter_Pein

Moin moin,

1.) sollte da in der Definition der [mm] $P_{n}$ [/mm] nicht [mm] $(t^{2}-1)^{n}$ [/mm] stehen?
2.) wenn ich mich recht erinnere, ist der polare Laplace [mm] $\Delta^{\Psi}v(r,\theta)=r*\bruch{\delta}{r}(r*\bruch{\delta}{r}(v(r,\theta))+\bruch{\delta^{2}}{\delta \theta^{2}} v(r,\theta)$ [/mm]

unter obigen Voraussetzungen komme ich jedoch für n=2 nicht auf 0, sondern [mm] $r^{2}$. [/mm]

Gruß vom doch noch übermüdeten Peter


Bezug
                
Bezug
Laplace Operator : Ja, da war ein Fehler...
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 18:33 Di 18.01.2005
Autor: Bastiane

Hallo Peter!
> 1.) sollte da in der Definition der [mm]P_{n}[/mm] nicht
> [mm](t^{2}-1)^{n}[/mm] stehen?

Ja, du hast Recht - habe es jetzt verbessert. Danke für den Hinweis! :-)
Da war ich wohl auch nicht mehr ganz wach...

Viele Grüße
Bastiane
[cap]


Bezug
                
Bezug
Laplace Operator : der Laplace-Operator...
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 17:43 Do 20.01.2005
Autor: Bastiane

Hallo nochmal!
>  2.) wenn ich mich recht erinnere, ist der polare Laplace
> [mm]\Delta^{\Psi}v(r,\theta)=r*\bruch{\delta}{r}(r*\bruch{\delta}{r}(v(r,\theta))+\bruch{\delta^{2}}{\delta \theta^{2}} v(r,\theta)[/mm]

Also, ich verstehe hier nicht so ganz, was du meinst. Soll das vielleicht [mm] \partial [/mm] statt [mm] \delta [/mm] bedeuten? Aber auch dann verstehe ich das noch nicht so ganz.
In Wikipedia finde ich dafür folgende Definition:
[mm] \Delta\varphi(r,\phi)=\bruch{\partial^2\varphi}{\partial r^2}+\bruch{1}{r}*\partial\phi\partial r+\bruch{1}{r^2}\bruch{\partial^2\varphi}{\partial\phi^2} [/mm]

Aber auch das verstehe ich nicht so ganz...

Der erste Summand bedeutet doch, dass [mm] \varphi [/mm] zweimal nach r abgeleitet wird!?
Und der letzte Summand, also der zweite Faktor davon, dass [mm] \varphi [/mm] zweimal nach [mm] \phi [/mm] abgeleitet wird!?
Aber was sagt das in der Mitte? Was bedeutet es, wenn da nur [mm] \partial\phi\partial [/mm] r steht, ohne irgendwas im Nenner? Nach was wird dann da abgeleitet? Oder bedeutet es noch etwas anderes?

> unter obigen Voraussetzungen komme ich jedoch für n=2 nicht
> auf 0, sondern [mm]r^{2}[/mm].

Das wäre dann allerdings doch etwas komisch!?!

Und ansonsten habe ich das mal erstmal für n=0 ausprobiert, oder ist das Blösdinn?
Jedenfalls erhalte ich da:
[mm] P_0(t)=1 [/mm] - aber da bin ich mir schon nicht mehr so sicher...
[mm] v(r,\theta)=1 [/mm]
Und nun hänge ich schon an dem Laplace-Operator...
Und dazu noch ne kurze Frage: das [mm] \Psi, [/mm] ist das nur ne Schreibweise als Kennzeichnung dafür, dass der Laplace-Operator in Polarkoordinaten gemeint ist? Oder wird da noch irgendwas potenziert?

Viele Grüße
Bastiane
[cap]


Bezug
                        
Bezug
Laplace Operator : Habe ziemlichen Mist gebaut
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 22:14 Do 20.01.2005
Autor: Peter_Pein

Hallo Bastiane,

ich entwickle mich langsam eher zum Störfaktor, denn zur helfenden Hand :-(

> Hallo nochmal!
>  >  2.) wenn ich mich recht erinnere, ist der polare
> Laplace
> >
> [mm]\Delta^{\Psi}v(r,\theta)=r*\bruch{\delta}{r}(r*\bruch{\delta}{r}(v(r,\theta))+\bruch{\delta^{2}}{\delta \theta^{2}} v(r,\theta)[/mm]
>  
>
> Also, ich verstehe hier nicht so ganz, was du meinst. Soll
> das vielleicht [mm]\partial[/mm] statt [mm]\delta[/mm] bedeuten?

ja genau, aber wie ich schon schrieb "wenn ich mich recht erinnere". Das war eher von der Gleichung [mm]\Delta^{\Psi}u=0[/mm] oder so...

> Aber auch
> dann verstehe ich das noch nicht so ganz.
>  In Wikipedia finde ich dafür folgende Definition:
>  [mm]\Delta\varphi(r,\phi)=\bruch{\partial^2\varphi}{\partial r^2}+\bruch{1}{r}*\partial\phi\partial r+\bruch{1}{r^2}\bruch{\partial^2\varphi}{\partial\phi^2} [/mm]
>  
>
> Aber auch das verstehe ich nicht so ganz...
>  
> Der erste Summand bedeutet doch, dass [mm]\varphi[/mm] zweimal nach
> r abgeleitet wird!?
>  Und der letzte Summand, also der zweite Faktor davon, dass
> [mm]\varphi[/mm] zweimal nach [mm]\phi[/mm] abgeleitet wird!?
>  Aber was sagt das in der Mitte? Was bedeutet es, wenn da
> nur [mm]\partial\phi\partial[/mm] r steht, ohne irgendwas im Nenner?
> Nach was wird dann da abgeleitet? Oder bedeutet es noch
> etwas anderes?
>  

Ich vermute einen Tippfehler: Wie mehrere unabhängige Quellen berichten, sollte es  [mm]\Delta\varphi=\bruch{\partial^2\varphi}{\partial r^2}+\bruch{1}{r}*\bruch{\partial\varphi}{\partial r}+\bruch{1}{r^2}\bruch{\partial^2\varphi}{\partial\phi^2}[/mm]  heißen.

> > unter obigen Voraussetzungen komme ich jedoch für n=2
> nicht
> > auf 0, sondern [mm]r^{2}[/mm].
>  Das wäre dann allerdings doch etwas komisch!?!

spätestens da hätte ich auch merken müssen, dass was nicht stimmt (ach ja, das Alter).

>  
> Und ansonsten habe ich das mal erstmal für n=0 ausprobiert,
> oder ist das Blösdinn?


>  Jedenfalls erhalte ich da:
>  [mm]P_0(t)=1[/mm] - aber da bin ich mir schon nicht mehr so
> sicher...

[ok]

>  [mm]v(r,\theta)=1[/mm]
> Und nun hänge ich schon an dem Laplace-Operator...
>  Und dazu noch ne kurze Frage: das [mm]\Psi,[/mm] ist das nur ne
> Schreibweise als Kennzeichnung dafür, dass der
> Laplace-Operator in Polarkoordinaten gemeint ist?

[ok]

> Oder wird
> da noch irgendwas potenziert?

mitnichten

>  
> Viele Grüße
>  Bastiane
>  [cap]
>  

Gruß, Peter

P.S.: mit den Legendre-Polynomen befasse ich mich noch (kann dauern).


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