Lexikon der Mathematik: Energie-Methode
häufig verwendete Beweistechnik für die Frage der Eindeutigkeit der Lösung gewöhnlicher oder partieller Differentialgleichungen. Sie ist anwendbar bei allen zeitabhängigen Problemen, bei denen in der physikalischen Interpretation Energie erhalten bleibt.
Die übliche Vorgehensweise beruht auf der Idee, für zwei potentielle Lösungen v und w die Funktion u ≔ v − w zu betrachten und mit dieser eine Energiefunktion E(u, t) zu finden mit Et(u, t) = 0. Diese Beziehung wird dann genutzt, um u = 0 abzuleiten, und damit die Eindeutigkeit zu zeigen.
Als illustratives Beispiel betrachte man das Anfangsrandwertproblem
Gefunden seien zwei Lösungen v und w. Für die Differenzfunktion u ≔ v − w ist dann
Als Energie definiert man nun
Durch partielle Integration zeigt man zunächst Et(u, t) = 0, außerdem ist E(0) = 0. Daraus folgt schließlich E ≡ 0 und somit ut = ux = 0, also u konstant. Da u am Rand verschwindet, folgt u ≡ 0 und somit
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