数学における重調和方程式()とは、次のように書かれる 4 階の偏微分方程式である:

ここで は 4 階の偏微分作用素、またはラプラス作用素 の自乗で、重調和作用素 として知られている。

例えば、3次元デカルト座標系では重調和方程式は次の形になる。

重調和方程式の解は重調和関数 と呼ばれる。どんな調和関数も重調和であるが、逆は真ではない。

重調和方程式は連続体力学の分野(線型弾性理論における応力関数や流体力学におけるストークス流れの解など)において現れる。

2次元空間 2次元の場合の一般解は

ここで は調和関数で は の調和共役である。

2変数の調和関数は複素解析関数と深く関わりを持つが、2変数の重調和関数についても同じことが言える。2変数の重調和関数の一般形は次のように書ける:

ここで と は解析関数である。

2次元の極座標系では、重調和方程式は

となる。これは変数分離法によって解ける。その結果はと呼ばれる。

例 次元ユークリッド空間において、

ただし

は、 のときのみ、重調和方程式となる。

参考文献 . . .

関連項目 調和関数 ラプラス作用素

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