グリーン関数

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グリーン関数(グリーンかんすう)は

  1. ジョージ・グリーン (George Green) により導入された関数。微分方程式の解法を与える。本項で詳述。
  2. J.A.Green により導入された組合せ論的関数。グリーン多項式とも。有限シュバレー群(オリジナルは有限体上の一般線型群)の既約表現を記述する数学的対象である。

グリーン関数 (Green's function) とは、微分方程式や偏微分方程式の解法の一つであるグリーン関数法に現れる関数である。グリーン関数法は、英国数学者 G.Green によって考案された。

下の偏微分方程式の(初期値)境界地問題を例に考える。

\text{L}y(\boldsymbol{x})=-f(\boldsymbol{x})\qquad \boldsymbol{x} \in \Omega
y(\boldsymbol{x})=\bar{y_1}\qquad \boldsymbol{x} \in \Gamma_1
\frac{\partial y}{\partial n}(\boldsymbol{x})=\bar{y_2}\qquad \boldsymbol{x} \in \Gamma_2

ここで、Lは微分作用素、Ωは領域であり、領域の境界 Γ は、\bar{y_1} が規定されている境界 Γ1 と、\partial y/\partial n が規定されている境界 Γ2 からなり、\Gamma_1\cup \Gamma_2=\Gamma\Gamma_1\cap \Gamma_2=\emptyset であるものとする。 また、n は境界での外向き法線方向を示す。

上記の問題に対するグリーン関数G(\boldsymbol{x},\boldsymbol{x}')とは次の条件を満たす関数のことである。

\text{L}G(\boldsymbol{x},\boldsymbol{x}')=-\delta(\boldsymbol{x}-\boldsymbol{x}')\qquad \boldsymbol{x} \in \Omega
G(\boldsymbol{x},\boldsymbol{x}')=0\qquad \boldsymbol{x} \in \Gamma_1
\frac{\partial G}{\partial n}(\boldsymbol{x},\boldsymbol{x}')=0\qquad \boldsymbol{x} \in \Gamma_2

ここに、\boldsymbol{x}'はソース点の位置を表す。

物理学数学工学各分野において非常に重要な関数であり、広い用途で使用される。プロパゲータ、伝播関数と呼ばれることもある。また、無限領域におけるグリーン関数を基本解という。

ただし、境界が単純(無限領域、半無限領域、無限平板領域など)でない場合にはグリーン関数を解析的に求めるのは大変困難である。

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最終更新 2009年11月24日 (火) 20:49 (日時は個人設定で未設定ならばUTC)。
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