Condición de frontera de Neumann

En matemáticas, la condición de frontera de Neumann (o de segundo tipo) es un tipo de condición de frontera o contorno, llamada así en alusión a Carl Neumann.​ Se presenta cuando a una ecuación diferencial ordinaria o en derivadas parciales, se le especifican los valores de la derivada de una solución tomada sobre la frontera o contorno del dominio.

Ejemplos

Ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO)

En el caso de una ecuación diferencial ordinaria, por ejemplo, puede ser:

${\frac {d^{2}y}{dx^{2}}}+3y=1$

sobre el intervalo [0,1] las condiciones de frontera de Neumann toman la forma:

${\begin{cases}{\frac {dy}{dx}}(0)=\alpha _{1}\\{\frac {dy}{dx}}(1)=\alpha _{2}\end{cases}}$

donde $\alpha _{1}$ y $\alpha _{2}$ son números dados.

Ecuaciones diferenciales en derivadas parciales (EDP)

Para una ecuación diferencial en derivadas parciales sobre un dominio $\Omega \subset \mathbb {R} ^{n}$ tal como:

$\nabla ^{2}y=0$

donde $\nabla ^{2}$ es el laplaciano, la condición de frontera de Neumann toma la forma:

${\frac {\partial y}{\partial \mathbf {n} }}(x)=f(x)\quad \forall x\in \partial \Omega .$

Aquí $\mathbf {n}$ es la normal a la frontera $\partial \Omega$ y $f$ es una función escalar.

La derivada normal ${\frac {\partial }{\partial \mathbf {n} }}$ se define como:

${\frac {\partial y}{\partial \mathbf {n} }}(x)=\nabla y(x)\cdot \mathbf {n} (x)$

donde $\nabla$ es el gradiente (vector) y el punto es el producto interno con el vector normal unitario n.

Véase también

• Condición de frontera de Dirichlet
• Condición de frontera mixta
• Condición de frontera de Cauchy
• Condición de frontera de Robin

Referencias

• Datos: Q1149279