6.5 Laplaceův operátor

Teorii naleznete v kapitole 8.5 Multimediální encyklopedie nebo v kapitole 6.5 Breviáře

Příklad 1

Aplikujte Laplaceův operátor na skalární pole

u(r)==.

Řešení

Laplaceův operátor je operátor ∆≡≡∇∙∇=

. Aplikujeme-li tento operátor na skalární pole u, získáme

u=, čili opět skalární pole. Výpočet provedeme jako součet druhých parciálních derivací podle jednotlivých nezávisle proměnných (kartézských souřadnic):

Neboli .

Jelikož Mathcad nemá vestavěnou funkci pro Laplaceův operátor, můžeme si ho zadefinovat sami:

Příklad 2

Aplikujte Laplaceův operátor na skalární pole u(r)=, kde = a n∈N.

Řešení

Nebo můžeme mírně upravit předtím zavedený operátor a opět vypočíst:

Výsledek lze zapsat též ve tvaru .

Příklad 3

Aplikujte Laplaceův operátor na vektorové pole a(r)=r=(x,y,z).

Řešení

Aplikace Laplaceova operátoru ∆≡ na vektorové pole a je definovana jako

a== .

Výsledkem je tedy opět vektorové pole. Výpočet provedeme aplikací Laplaciánu na jednotlivé složky vektorového pole a.

Nebo si také můžeme definovat vlastní Laplaceovu funkci pro vektorové pole:

Příklad 4

Aplikujte Laplaceův operátor na vektorové pole a(r)=, kde r=(x,y,z) a je délka vektoru r.

Řešení

Výpočet přímo podle definice provedeme známým postupem:

Nebo si opět můžeme definovat vlastní Laplaceovu funkci pro vektorové pole s jedním parametrem:

Výsledek lze zapsat také ve tvaru .