Método de los elementos finitos

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¿Qué es?

Resolver una EDP sobre una forma complicada dividiéndola en elementos pequeños, escribiendo la forma débil (integración por partes) y aproximando la solución con polinomios a trozos. La herramienta estándar de la ingeniería estructural, térmica y electromagnética.

Fórmulas

−Δu=f ⟶ ∫Ω∇u⋅∇v dx=∫Ωf v dx  ∀v ⟶ K𝐮=𝐟-\Delta u = f \ \longrightarrow\ \int_\Omega\nabla u\cdot\nabla v\,\dd x = \int_\Omega f\,v\,\dd x\ \ \forall v \ \longrightarrow\ K\mathbf u = \mathbf f

Las matemáticas que hay detrás

  • Integración por partes★★★★★fundamental

    Los elementos finitos reescriben −u′′=f-u'' = f como ∫u′v′=∫fv\int u'v' = \int fv por partes, rebajando la suavidad exigida a uu.

  • Ecuaciones en derivadas parciales (EDP)★★★★★fundamental

    Los elementos finitos son el método dominante para resolver EDP sobre geometrías complejas en ingeniería.

  • Integración numérica (cuadratura)★★★★★frecuente

    Los elementos finitos ensamblan las matrices de cada elemento con cuadratura de Gauss.

Esta página tiene lo esencial. Un desarrollo más completo (intuición, definición formal, ejemplo resuelto) está en camino.

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