क्रैंक-निकोलसन के लिए अधिकतम सिद्धांत
टाइमस्टेपkऔर ग्रिड रिक्तिh के लिए। सामान्य तौर पर हम विचार कर सकते हैं एकθफार्म के -scheme
यूएन+1=यूएन+μ
μ ≐ केज2≤ १
कजθ
जहां
एकमानक Laplacian मैट्रिक्स और है
0≤θ≤1। तो
μ(1-2θ)≤1यूएन + १= यूn+ μ2( ( 1 - θ ) एक यूn+ Θ एक यूएन + १)
ए0 ≤ θ ≤ 1 , फिर योजना स्थिर है। (यह आसानी से फूरियर तकनीक के द्वारा दिखाया जा सकता है।) हालांकि, मजबूत कसौटी यह है कि
μ(1-θ)≤1μ ( 1 - 2 θ ) ≤ 12सामान्य रूप से धारण करने के लिए अधिकतम सिद्धांत के लिए
2 की आवश्यकता होती है।
μ(1−θ)≤12
एक सबूत के लिए, केडब्ल्यू मॉर्टन द्वारा आंशिक विभेदक समीकरणों के संख्यात्मक समाधान देखें । विशेष रूप से, धारा २.१० और २.११ और प्रमेय २.२ देखें।
यह भी देखने का एक अच्छा तरीका है कि अधिकतम सिद्धांत पर एक बाधा के बिना सामान्य रूप से क्रैंक-निकोलसन के लिए पकड़ नहीं होगा ।μ
सीमा सहित 3 बिंदुओं वाले विवेक के साथ पर गर्मी समीकरण पर विचार करें । आइए u k i को टाइमस्टेप k और ग्रिड बिंदु i पर विवेक को निरूपित करें । डिरिचलेट सीमा मान लें, ताकि सभी k के लिए u k 0 = u k 2 = 0 हो । फिर क्रैंक-निकोलसन कम हो जाता है
( 1 - μ[0,1]ukikiuk0=uk2=0k
जिसे और घटाकर
u n + 1 1 =(1-μ किया जा सकता है
(1−μ2(−2))un+11=(1+μ2(−2))un1,
un+11=(1−μ1+μ)un1.
यदि हम की प्रारंभिक स्थिति पर विचार करते हैं , तो हमारे पास
u n 1 = ( 1 - μ हैu01=1
un1=(1−μ1+μ)n,
un1≤1un1<0nμ≤1μ≤1μ
फोबार्बाज़ के अनुरोध के जवाब में, मैंने सबूत का एक स्केच जोड़ा है।
(1+2θμ)un+1j=θμ(un+1j−1+un+1j+1)+(1−θ)μ(unj−1+unj+1)+[1−2(1−θ)μ]unj
μ(1−θ)≤12
un+1jun+1j−1un+1j+1unj−1unj+1unjun+1jun+1j
(1+2θμ)un+1j>θμ(un+1j−1+un+1j+1)+(1−θ)μ(unj−1+unj+1)+[1−2(1−θ)μ]unj=(1+2θμ)un+1j
un+1ju