Équations aux dérivées partielles
Nouveau noyau de Green associé au problème de Poisson–Dirichlet sur un rectangle
[New Green kernel associated to the Poisson–Dirichlet problem on a rectangle]
Comptes Rendus. Mathématique, Volume 341 (2005) no. 1, pp. 11-14.

This work is focused on the study of a ‘discretization’ method for the Laplacian operator, in the two-dimensional Poisson problem on a rectangle, with Dirichlet boundary conditions. The Laplacian operator is approximated by a block Toeplitz matrix, the blocks of which are Toeplitz matrices again, and a formula of the inverse matrix blocks is given. Then an asymptotic development of the inverse matrix trace and the Toeplitz matrix determinant are obtained. Finally, the continuum expression of the Laplacian operator is found by calculating the ergodic limit of the inverse matrix. A new asymptotic formula for the well known Green function for the Poisson problem that we obtain converges more rapidly than the usual one.

Cette Note a pour objet l'étude d'une méthode de « discrétisation » du laplacien dans le problème de Poisson à deux dimensions sur un rectangle, avec des conditions aux limites de Dirichlet. Nous approchons l'opérateur laplacien par une matrice de Toeplitz à blocs, eux-mêmes de Toeplitz, et nous établissons une formule donnant les blocs de l'inverse de cette matrice. Nous donnons ensuite un développement asymptotique de la trace de la matrice inverse, et du déterminant de la matrice de Toeplitz. Enfin, par un passage à la limite dans l'inverse, de type ergodique, nous passons du discret au continu, en retrouvant l'expression connue du noyau de Green du problème de Poisson, sous forme de série, et en en donnant une nouvelle expression asymptotique plus intéressante, car elle converge plus rapidement.

Received:
Accepted:
Published online:
DOI: 10.1016/j.crma.2005.05.017
Chanzy, Jean 1

1 Laboratoire de mathématiques, bâtiment 425, université de Paris-sud, 91405 Orsay cedex, France
@article{CRMATH_2005__341_1_11_0,
     author = {Chanzy, Jean},
     title = {Nouveau noyau de {Green} associ\'e au probl\`eme de {Poisson{\textendash}Dirichlet} sur un rectangle},
     journal = {Comptes Rendus. Math\'ematique},
     pages = {11--14},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {341},
     number = {1},
     year = {2005},
     doi = {10.1016/j.crma.2005.05.017},
     language = {fr},
     url = {http://www.numdam.org/articles/10.1016/j.crma.2005.05.017/}
}
TY  - JOUR
AU  - Chanzy, Jean
TI  - Nouveau noyau de Green associé au problème de Poisson–Dirichlet sur un rectangle
JO  - Comptes Rendus. Mathématique
PY  - 2005
SP  - 11
EP  - 14
VL  - 341
IS  - 1
PB  - Elsevier
UR  - http://www.numdam.org/articles/10.1016/j.crma.2005.05.017/
DO  - 10.1016/j.crma.2005.05.017
LA  - fr
ID  - CRMATH_2005__341_1_11_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Chanzy, Jean
%T Nouveau noyau de Green associé au problème de Poisson–Dirichlet sur un rectangle
%J Comptes Rendus. Mathématique
%D 2005
%P 11-14
%V 341
%N 1
%I Elsevier
%U http://www.numdam.org/articles/10.1016/j.crma.2005.05.017/
%R 10.1016/j.crma.2005.05.017
%G fr
%F CRMATH_2005__341_1_11_0
Chanzy, Jean. Nouveau noyau de Green associé au problème de Poisson–Dirichlet sur un rectangle. Comptes Rendus. Mathématique, Volume 341 (2005) no. 1, pp. 11-14. doi : 10.1016/j.crma.2005.05.017. http://www.numdam.org/articles/10.1016/j.crma.2005.05.017/

[1] J. Chanzy, Opérateur de Toeplitz à symbole matriciel et Laplacien discret, Thèse de Doctorat, Université de Paris-Sud XI, Orsay, 20 décembre 2004

[2] Dorr, F.W. The direct solution of the discrete Poisson equation on a rectangle, SIAM Rev., Volume 12 (1970) no. 2

Cited by Sources: