一変数の近似基礎理論テイラー展開は、基礎いえば基礎なのか微妙な感 三角は全域同一勾配な点に注意 | 使いこなさない、使えるCAEのブログ

一変数の近似基礎理論テイラー展開は、基礎いえば基礎なのか微妙な感 三角は全域同一勾配な点に注意

テイラー展開は、微分イメージの一変数F(X)の近似基礎。それは、2変数以上の多変数に応用可か? そこが怪しく思います(直交メッシュなら〇ですが)

基礎として重視され ⇒ FEM等の応用へ道開けている筈(考えがち) 実際は、(データが直交せぬ状況の)多変数への応用が苦しく見えます。

下図緑要素 辺①④ ②③(四角) 辺①③(三角)斜め直線上の分布物理量 Fは、XやYで偏微分不可。Xの変化時、伴ってYも変化で×

(下図中央付近下)水平-垂直線上 F(X一定,Y)F(X,Y一定)のみ偏微分可。 F(X,G(X))のように・…

 YがXの関数=変数独立性喪失。Xの変化に追従してYたるG(X)が変化 ⇒ Y一定(定数)にならず&偏微分不可 数学の限界か?

分布物理量Fとし、下図で ①にて、求めたい偏微分は、∂F/∂Xと∂F/∂Y 節点位置関係上X-Y直交系では求まらず、

なので ∂F/∂ξ ∂F/∂η を求めて、ヤコビアンでX-Yに転換させる策が、離散計算で一般的。怪しい手法思うが

(粗悪メッシュでも)メッシュ増やせば精度UP。軽く考える人は多い。一変数-微分-折線グラフイメ-ジは、

メッシュ増やす⇒節点間距離縮まり⇒解像度UP&精度UP しかし多変数は、偏微分が厄介。簡単でなく注意。

メッシュ細かくても、Y向に平行に並ばぬ点群で、偏微分せねばならぬ状況は変わらない&改善しない。

Y向勾配計算は、η向勾配に、傾斜∂X/∂ηに応じたξ向勾配を足して実施(-∂X/∂η*∂F/∂ξを足す)(式は超難儀です↓)

∂X/∂ξ=1 ∂Y/∂ξ=0の場合(下図 X-ξ 一致させた状況) ヤコビアンの変換は
 ∂F/∂X=
∂F/∂ξ=(②①の物理量Fの差)/①②の距離  (節点①②での例)軸に平行な点群で計算可。問題は、点群なき垂直向勾配 ∂F/∂Y
 ∂F/∂Y=(-∂X/∂η・∂F/∂ξ+∂F/∂η)/(∂Y/∂η)  (こちらやや難 分母の∂Y/∂ηは、Y向メッシュ幅(高さ)みたいなもの)
直角に対し
ηが傾斜大=∂X/∂ηが大(ξ向補正量大) ∂Y/∂ηが小(Y向高さ減) 傾斜がダブルで効き神経質。なのでなるべく直角が〇 

節点間にて物理量が均等増分分布 ⇒(①②④ ①②③)三角域のY向勾配が、(強制的に)三角全域同一のY向勾配値となり、Y向勾配が、Y軸に平行でないデータ元に求まる模様。

Y向勾配が、X(ξ)向勾配の影響を受けるが、偏微分として〇か? 

三角全域Y向勾配が同一勾配になるので、Y軸に平行な点群なしで、Y向偏微分が求まる。(三角域では勾配は同一値&分布持たず)

節点①は△①②④で、②は△①②③で、Y向勾配を計算 ⇒ 節点①②の間は、(全域同一値でない)Y向勾配分布を形成できる。

三角は、全域が同一勾配(勾配が分布しない)なので、Y向勾配が、Y軸に平行でないデータ(斜交系)から求まる。

それって、良い事か? 逆か? 例えば、下図②-④のような長辺にて物理量が均等増分=曲げのような(勾配)ピークを計算可か?

 

三角形の場合、節点間にて物理量が均等増分だと、勾配は、三角内全域同一化。割切った近似になり、斜交系から直交勾配偏微分計算可に…

ウ~ム。果たしてそれで良いのか?  コンピュータ計算故、不完全&大体で〇だったりしますが。推進する場合、

数学上怪しい 又は 割切った近似もある事を、十分理解説明しておかないと、経営 顧客 (募集)人員 投資筋(株主) 等々に対し、

嘘付いてる裏切り行為になりかねぬ危険性を感じます。そんな、心配懸念・短所弱点マイナス面も、教科書に書いて置くべきような…

離散計算は、幾何の偏微分の厄介さが致命的思います。それは本来、専門家が指摘すべき重要事項な筈。 何かと昨今、次代の技術は…

EV等の環境対応技術 AI等 短所弱点懸念が強調されず、短所不透明的なまま普及する傾向。離散計算分野は、大手も参入できず、狙い目ですが、偏微分注意。