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Convexidad y concavidad en una figura de libro de texto de la solución fundamental de la ecuación del calor $u_t - u_{xx} = 0$

Mi libro de texto tiene esta imagen de la solución fundamental de la ecuación del calor $u_t - u_{xx} = 0$ para $0.25 \le t \le 10$ :

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Dice que, cuando deducimos de la EDP que en los lugares donde $u_{xx} < 0$ (así $u$ es convexo en $x$ ) la solución disminuye en el tiempo a un valor fijo $x$ mientras que, cuando $u_{xx} > 0$ (así $u$ es cóncava) la solución aumenta en el tiempo. Los puntos de inflexión, donde $u_{xx}$ cambia de signo, separa las regiones en las que la solución aumenta en el tiempo de aquellas en las que disminuye.

Convexo vs. Cóncavo:

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¿Estoy pensando mal, o esta descripción no coincide con la cifra proporcionada? Para la constante $x$ "debajo" de la línea (cuando $u$ es convexo en $x$ ), vemos que la solución disminuye hasta aproximadamente $t = 1$ y luego aumenta realmente. Y, para la constante $x$ "por encima" de la línea (cuando $u$ es cóncavo en $x$ ), la solución realmente disminuye en el tiempo hasta aproximadamente $t = 1$ y sólo entonces parece aumentar.

Hmm, no estoy seguro de si estoy interpretando esto incorrectamente, o si es un error del autor.

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Pierre Lebeaupin Puntos 729

El autor ha intercambiado accidentalmente las palabras "cóncavo" y "convexo", pero si se ignoran esas dos palabras y se leen las matemáticas (que es lo que yo hice originalmente), tiene razón :) No es más que combinar la EDP $u_t = u_{xx}$ con el hecho de que $u_t < 0$ significa $u$ es decreciente (y análogamente para la creciente.)

Recuerdo el sentido de las cosas recordando que $x^2$ es convexo, y $(x^2)'' > 0$ .

También he intentado recrear el gráfico. Obsérvense las curvas de nivel, que muestran la disminución de la altura en $x=0$ . enter image description here

No es lo mismo, pero espero que esto ayude. Desde diferentes ángulos enter image description hereenter image description here

Edición - Acabo de descubrir que Geogebra tiene un graficador 3D en línea. Incluso tiene un modo para las gafas 3D rojo-azul de la vieja escuela. He vuelto a recrear el gráfico aquí, y esta vez es interactivo.

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