Кіріспе

Кескіндер әдісі (немесе айна кескіндер әдісі) – дифференциалдық теңдеулерді шешуге арналған математикалық құрал, онда шекаралық шарттар шекаралық шарттармен шектелмеген шешімді оның салмақталған айна кескіндерімен біріктіру арқылы орындалады. Әдетте, бастапқы сингулярлықтар қызығушылық тудыратын аймақтың ішінде болады, бірақ функция қызығушылық тудыратын аймақтың сыртында қосымша сингулярлықтарды орналастыру арқылы шекаралық шарттарды қанағаттандыру үшін құрылады. Көбінесе, осы қосымша сингулярлықтардың орналасуы шекаралық шарттар орналасқан айнадағы бастапқы сингулярлықтардың шамаланған орны ретінде анықталады. Айна көбінесе гипержазықтық немесе гиперсфера болып табылады. Кескіндер әдісі шекаралық шарттары бар дискретті мәселелерді шешу үшін де қолданылуы мүмкін, мысалы, шектеулі дискретті кездейсоқ серуендердің санын есептеу.

Сурет жүктеу әдісі

Кескіндік зарядтар әдісі электростатикада зарядтың электр өрісінің өткізгіш бетке жақын орналасқандағы таралуын есептеу немесе көру үшін қолданылады. Бұл әдіс өткізгіш бетіндегі электр өрісінің тангенциалдық компонентінің нөлге тең екендігі және электр өрісі E белгілі бір аймақта, осы аймақты шектейтін бетіндегі нормальдық компоненті арқылы бірегей түрде анықталады (бірегейлік теоремасы) деген фактіге негізделген.

Магниттік-супержелізгіш жүйелері

Суреттер әдісі магнитостатикада суперөткізгіш бетке жақын магниттің магнит өрісін есептеу үшін де қолданылуы мүмкін. Мейснер күйіндегі суперөткізгіш магнит өрісіне енбейді, сондықтан оның бетіндегі магнит өрісінің нормаль компоненті нөл болуы керек. Осыған байланысты, магниттің көлеңкесі (бейнесі) айнаға шағылысқандай болуы тиіс. Магнит пен суперөткізгіш бет арасындағы күш итергіш болады. Жалпақ өткізгіш бет үстіндегі заряд диполының жағдайымен салыстырғанда, шағылысқан магнетизация векторын осьтік вектордың таңбасының қосымша өзгеруімен байланысты қарастыруға болады. II типті суперөткізгіштердегі магниттік ағынның бекітілу құбылысын ескеру үшін, «мұздатылған көлеңке» әдісін қолдануға болады.

Қоршаған орта ағынындағы шексіз емес аумақтардағы бұқаралық тасымалдау

Қоршаған орта инженерлерін көбінесе ластағыш қалыңның өткізбейтін (ағынсыз) шекарадан кері шағылысуы (кейде сіңірілуі) қызықтырады. Бұл шағылысты модельдеудің жылдам әдісі – бейнелеу әдісі. Бейнелер немесе суреттер кеңістікте осылай бағытталған, олар белгілі бір шекарадан өтетін нағыз қалыңның массасын толыққанды алмастырады. Бір шекараға бір бейне қажет. Екі немесе одан көп шекаралар шексіз бейнелерді тудырады. Дегенмен, масса тасымалын модельдеу мақсатында, мысалы, ластағыш заттың көлде таралуын модельдеу үшін, көптеген тиісті шекаралар болған жағдайда, шексіз бейнелерді қосу қажет болмауы мүмкін. Мысалы, физикалық дәлдіктің белгілі бір деңгейінде бейнелеуді көрсету үшін тек негізгі және екіншілік бейнелерді таңдауға болады. Ең қарапайым жағдай – бір өлшемді кеңістіктегі бір шекара. Бұл жағдайда тек бір ғана бейне мүмкін. Егер уақыт өте келе масса шекараға жақындаса, онда бейне сол массаның шекарадан кері шағылысуын дұрыс сипаттай алады. Тағы бір қарапайым мысал – екі өлшемді кеңістіктегі бір шекара. Тағы да айтайын, бір ғана шекара бар, сондықтан бір ғана бейне қажет. Бұл түтін шығаратын құрылымды сипаттайды, оның шығарылысы атмосферада өткізбейтін жер бетінен "шағылысады" және басқа жағынан шамамен шексіз. Соңында, сол және оң жағынан өткізбейтін шекаралармен шектелген бір өлшемді кеңістіктегі массалық шығарылымды қарастырамыз. Екі негізгі бейне бар, олардың әрқайсысы әр шекарадан шағылысқан бастапқы шығарылымның массасын алмастырады. Екі екіншілік бейне бар, олардың әрқайсысы қарама-қарсы шекарадан ағып өтетін негізгі бейнелердің бірінің массасын алмастырады. Сонымен қатар, екі үшіншілік бейнелер (екіншілік бейнелер жоғалтқан массаны алмастыру), екі төртіншілік бейнелер (үшіншілік бейнелер жоғалтқан массаны алмастыру) және т.б. бар. Берілген жүйе үшін, барлық бейнелер мұқият бағытталғаннан кейін, концентрация өрісі берілген шекаралардағы массалық шығарылымдарды (нағыз қалыңнан басқа барлық бейнелерді) қосу арқылы есептеледі. Бұл концентрация өрісі тек шекаралар ішінде физикалық тұрғыдан дәл болады; шекарадан тыс өріс физикалық емес және инженерлік мақсаттар үшін маңызды емес.

Жалғаспалы жағдайларға арналған математика

Бұл әдіс Грин функцияларының нақты қолданылуы болып табылады. Суреттер әдісі шекара жазық бет болғанда және таралымның геометриялық центрі болғанда жақсы жұмыс істейді. Бұл таралымның айна тәрізді шағылысуына мүмкіндік береді, осылайша әртүрлі шекаралық шарттар орындалады. Бір өлшемді (1D) жағдайды қарастырайық, ол суретте көрсетілген, онда функциясы бойынша таралым бар және нақты домені мен бейне домені бар бір шекара орналасқан, мұнда және . Кез келген үшін, бірақ міндетті түрде шекаралық шартты емес, сызықтық дифференциалдық теңдеуді қанағаттандыратын шешімді қарастырайық. Мұндай таралымдар Гаусс таралымын қабылдайтын модельдерде кең таралған. Бұл, әсіресе, қоршаған орта инженерлігінде, сондай-ақ Гаусс қауырсын модельдерін қолданатын атмосфералық ағындарда жиі кездеседі.