We present useful connections between the finite difference and the finite element methods for a model boundary value problem. We start from the observation that, in the finite element context, the interpolant of the solution in one dimension coincides with the finite element approximation of the solution. This result can be viewed as an extension of the Green function formula for the solution at the continuous level. We write the finite difference and the finite element systems such that the two corresponding linear systems have the same stiffness matrices and compare the right hand side load vectors for the two methods. Using evaluation of the Green function, a formula for the inverse of the stiffness matrix is extended to the case of non-uniformly distributed mesh points. We provide an error analysis based on the connection between the two methods, and estimate the energy norm of the difference of the two solutions. Interesting extensions to the 2D case are provided.


翻译:我们为模型边界值问题提出了有限的差异和有限的元素方法之间的有用联系。我们从以下观察开始:在有限的元素背景下,一个层面的解决方案的内插值与解决方案的有限元素近似值相吻合。这一结果可被视为绿色函数公式在连续水平上对解决方案的延伸。我们写了有限的差异和有限的元素系统,这样两个对应的线性系统具有相同的坚硬度矩阵,并比较了两种方法的右手侧负载矢量。我们使用对绿色函数的评估,将僵硬度矩阵的反向公式扩大到非统一分布的网格点。我们根据两种方法之间的联系提供了错误分析,并估算了两种解决方案的能量标准。提供了2D案例的有趣的扩展。

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