如果源函数是分段多项式,混合方法是否能准确求解这个椭圆 pde?

计算科学 有限元 椭圆pde
2021-11-28 00:10:14

,是一个开放的有界多边形/多面体集。假设我要解决以下 pdeΩRdd{2,3}

q+u=0xΩq=fxΩu=0xΩdirqη=0xΩneu

为了避免复杂化,假设 Dirichlet 边界的度量是非零的。

进一步假设存在 ,的三角剖分,使得源函数是关于的分段多项式。假设没有“悬挂节点”。来近似 pde 的解ΩTfTTT

如果我选择足够丰富的多项式试验/测试空间,我可以生成 pde 的精确解吗?例如,如果只是分段常数,我可以为的跟踪/测试空间选择包含(连续)分段仿射函数的第一个 Raviart Thomas 空间吗?并为您提供适当的跟踪/测试空间生成确切的解决方案?这个结果对于或更高 ,我无法向自己证明这一点。fqud=1d=2

由于这似乎是正确的并且我无法证明它,我正在寻找一个反例,一个证明,或者至少是一个证明的草图。我很欣赏任何想法。我主要对允许非凸域的证明/想法感兴趣。

1个回答

猜想是错误的。只考虑最简单的情况, in,并假设的平均值以解决问题好姿势)。对于这种情况,混合公式的弱解和解等于拉普拉斯方程的强解。

Δu=1
Ω=[0,1]2u/n=0u

您可以在原点(域的角之一)周围进行等效的泰勒展开。如果解是多项式的,则该展开式必须在有限多项后终止。但你会发现并非如此。事实上,解决方案在每个角落都有一个(相当弱的)奇异性(想想像或类似的东西 - 一个具有足够高导数的函数变得单数),如果解决方案确实是多项式,您将无法得到。ux7/4y7/4