คุณสมบัติต่อจากคุณสมบัติของสมการเชิงอนุพันธ์ย่อย (ส่วนที่อ่อนแอ) นี่เป็นหนึ่งในข้อดีของวิธีไฟไนต์อีลิเมนต์เมื่อเทียบกับเช่นวิธีผลต่างอันตะ
หากต้องการดูว่าสิ่งแรกจำได้ว่าวิธีไฟไนต์อิลิเมนต์เริ่มต้นจากรูปแบบที่อ่อนแอของสมการปัวซอง (ฉันสมมติว่าเงื่อนไขขอบเขต Dirichlet ที่นี่): หาเช่น
คุณสมบัติที่สำคัญนี่คือ
(สิ่งนี้ตามมาจากความไม่เท่าเทียมของPoincaré)u∈H10(Ω)
a(u,v):=∫Ω∇u⋅∇vdx=∫Ωfvdxfor all v∈H10(Ω).
a(v,v)=∥∇v∥2L2≥c∥v∥2H1for all v∈H10(Ω).(1)
ตอนนี้วิธีดั้งเดิม จำกัด องค์ประกอบคือแทนที่มิติ - อวกาศโดยขอบเขตมิติ จำกัดและหาเช่น
คุณสมบัติที่สำคัญที่นี่คือ คุณกำลังใช้และ subspace ( discretization ที่สอดคล้องกัน ); นั่นหมายความว่าคุณยังมี
H10(Ω) Vh⊂H10(Ω)uh∈Vh
a(uh,vh):=∫Ω∇uh⋅∇vhdx=∫Ωfvhdxfor all vh∈Vh.(2)
aVh⊂H10(Ω)a(vh,vh)≥c∥vh∥2H1>0for all vh∈Vh.(3)
ตอนนี้สำหรับขั้นตอนสุดท้าย: ในการแปลงรูปแบบความแปรปรวนเป็นระบบของสมการเชิงเส้นคุณเลือกพื้นฐานของเขียนและแทรก ,เข้า(2)เมทริกซ์ความแข็งนั้นมีรายการ (ซึ่งสอดคล้องกับสิ่งที่คุณเขียน){φ1,…,φN}Vhuh=∑Ni=1uiφivh=φj1≤j≤N(2)KKij=a(φi,φj)
ตอนนี้ใช้โดยพลเวกเตอร์และชุดV_h จากนั้นเรามีโดยและ bilinearity ของ (กล่าวคือคุณสามารถย้ายสเกลาร์และผลรวมเป็นอาร์กิวเมนต์ทั้งสอง)
เนื่องจากเป็นกฎเกณฑ์นี่ก็หมายความว่านั้นแน่นอนแน่นอนv⃗ =(v1,…,vN)T∈RNvh:=∑Ni=1viφi∈Vh(3)a
v⃗ TKv⃗ =∑i=1N∑j=1NviKijvj=∑i=1N∑j=1Na(viφi,vjφj)=a(vh,vh)>0.
v⃗ K
TL; DR:เมทริกซ์ตึงเป็นบวกแน่นอนเพราะมันมาจากความไม่ต่อเนื่องตามนโยบายของ (ตัวเอง adjoint) รูปไข่สมการอนุพันธ์ย่อย