Teknisk fråga om lösningar till
Laplaces ekvation i sfäriska koordinater.
Säg att man har Laplaces ekvation med ett randvillkor på en sfär r = a, samt att lösningen ska vara ändlig i r = 0 och r = oo. Om vi antar att lösningen är oberoende av phi (följer detta av att randvillkoret är det?) kan lösningen skrivas som
F = \sum (A_n r^(-n-1) + B_n r^n) P_n(cos theta)
där P_n är legendrepolynomen. Nu har jag fått lära mig att för r < a kan vi inte ha några A_n-termer, för de är inte ändliga i r = 0, och på samma sätt kan vi inte ha några B_n-termer för r > a och vi får ekvationer för dem genom att tvinga F vara kontinuerlig i r = a och matcha mot randvillkoret. Men borde det inte vara så att jag lika gärna kan välja b > 0 och c > 0 och säga att
A_n = 0 om r < b, B_n = 0 om r > c
för det som spelar roll är väl att i
en omgivning av r = 0 finns inga A_n-termer, och utanför någon omgivning av r = 0 finns inga B_n-termer?
Kort sagt: hur vet man att det inte finns något område där både A_n och B_n är nollskilda? Hur vet man att "bytet" mellan dem sker precis då r = a, om randvillkoret är specificerat på r = a?
Det kanske följer om man vet att r^n är en fullständig mängd funktioner på varje ändligt intervall [0, a] och r^-n är en fullständig mängd på [a, oo)? Det känns som att jag måste gå en kurs i PDE...