谱方法

谱方法
谱方法其要点是把解近似地展开成光滑函数 的有限级数展开式,即所谓解的近似谱展开式,谱方法的精度,直接取决于级数展开式的项数。谱方法实质上是标准的分离变量技术的一种推广。对于周期性边界条件,用傅里叶级数和面调和级数比较方便。式中x为坐标;t为时间;a为大于零的常数

概述

偏微分方程的一种数值方法。其要点是把解近似地展开成光滑函数(一般是正交多项式)的有限级数展开式,即所谓解的近似谱展开式,再根据此展开式和原方程,求出展开式系数的方程组。对于非定常问题,方程组还同时间t有关。谱方法实质上是标准的分离变量技术的一种推广。一般多取切比雪夫多项式和勒让德多项式作为近似展开式的基函数。对于周期性边界条件,用傅里叶级数和面调和级数比较方便。谱方法的精度,直接取决于级数展开式的项数。

算例

现以解简单一维热传导方程的初边值混合问题为例,说明这种方法的应用: