Integral Equation   적분 방정식

(2025-09-05)

1. 적분 방정식 (積分方程式, Integral Equation)적분 기호 안에 미지의 함수(미지수)가 포함되어 있는 방정식

       

     - 기지 
        . 여기 f(x)  :  보통, 기지의 (주어진) 여기 성분
        . 적분 구간 (α(x),β(x))  :  경계조건 상의 알려진 구간
        . 커널 K(x,t)  :  사용되는 특정 적분 방정식 마다 달라짐
        . λ  :  매개변수

     - 미지 
        . 미지 함수 u(t)  :  적분 기호 안에 포함되어져, 풀어야 할 미지(unknown) 함수
           .. 例) 안테나 표면상에 유기되는 미지의 전류밀도 (안테나 전류분포)
           .. 例) 구슬이 미끄러져 내려가는 미지의 경로의 모양

     - 선형 적분 방정식
        . 적분거듭제곱, 곱셈((u(t))2) 같은 비선형적 항이 없고,
        . 미지 함수 u(t)가 단순히 1차 형태로 만 들어가 있는 경우 (아래 2.항 참조)

     * 물리학,화학,공학 등, 유한구간 내 초기값문제를 갖는 많은 경우에서, 적분방정식이 나타남


2. (선형) 적분 방정식의 구분적분 구간에 따른 분류
     - 제1종 (First kind)  :  
[# f(x) = \int^b_a K(x,t)u(t) dt #]
- 제2종 (Second kind) :
[# f(x) = u(x) + \int^b_a K(x,t)u(t) dt #]
. 통상, 미분 방정식 문제를 적분 방정식 문제로 변환하는 과정에서 나타남 ㅇ 적분 구간 형태에 따른 분류 - 볼테라 적분 방정식 (Volterra Equations) : 가변 상한값 (구간 가변) . 1종 볼테라 적분 방정식 : . 2종 볼테라 적분 방정식 : - 프레드홀름 적분 방정식 (Fredholm Equations) : 고정 상한값 (구간 고정) . 1종 프레드홀름 적분 방정식 : . 2종 프레드홀름 적분 방정식 : 3. (선형) 적분 방정식의 특징선형 대수학의 행렬 방정식과 유사한 구조를 가짐 - 커널 K(x,t)가 행렬의 원소와 같은 역할 ㅇ 수리 물리학, 전자기학, 확률과정, 신호처리 등에서 자주 쓰임 ㅇ 해법으로는 직접해법, 근사해법(네우만 급수, 분해법, 수치적 방법 등)이 활용됨 4. 적분 방정식의 문제 例) ㅇ 정 전기장 - `전위`가 주어지고, - 이에따른 `전하 분포`에 대한 해를, 적분 방정식의 풀이를 통해 구하고, - 이로부터 `정 전기장`을 구하는 문제 ㅇ 안테나 등에서의 방사 또는 산란 - 주어진 표면 상에 유기되는 미지의 전류밀도(미지 함수)를 피적분자(Integrand)로 사용하여, - 전류밀도에 관한 적분 방정식을 얻고, - 이를 풀어, 적분 방정식의 해(解)인 `전류밀도 분포`를 얻고, - 이로부터 안테나 방사 전자기파를 구하는 문제 5. 적분 방정식의 풀이 ㅇ 적분 방정식을, 미지 함수에 대한 연립 선형방정식 계로 근사화시켜 풀이하는 방식

수치 미분/적분
1. 수치 미분   2. 차분   3. 수치 적분   4. 적분 방정식   5. 유한 차분법  
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