Fokker-Planck-ligningen er en vigtig differentialligning inden for fysik og matematik, der beskriver, hvordan sandsynlighedsfordelinger udvikler sig over tid i stokastiske systemer. Den bruges især til at modellere processer, hvor tilfældige kræfter påvirker partikler eller systemer som fx Brownske bevægelser, diffusion og termiske fluktuationer.

Faktaboks

Etymologi

Ligningen har navn efter den hollandske matematiker Adriaan Fokker (1887-1968) og den tyske fysiker Max Planck.

Ligningens form

Den generelle form af Fokker-Planck-ligningen for sandsynlighedsfordelingen \(P(x,t)\) for den stokastiske variabel \(x\) er

\[\frac{\partial P(x,t)}{\partial t}=−\frac{\partial}{\partial x}\left[A(x,t)P(x,t)\right]+\frac{\partial^2}{\partial x^2}\left[B(x,t)P(x,t)\right],\]

hvor \(A(x,t)\) er driftsleddet, der repræsenterer systemets deterministiske tidsudvikling, og \(B(x,t)\) er diffusionsleddet, der beskriver de tilfældige fluktuationer.

Anvendelser

Fokker-Planck-ligningen anvendes inden for mange områder, såsom

  • statistisk mekanik: Beskrivelse af partikelbevægelser og energioverførsel i komplekse systemer.
  • finans: Modellering af prisændringer på de finansielle markeder.
  • biologi: Analyse af populationsdynamik og bevægelsen af molekyler i celler.
  • kontrolteori: Beskrivelse af fejl og usikkerheder i tekniske systemer.

Forbindelse til Langevin-ligningen

Fokker-Planck-ligningen er tæt forbundet med Langevin-ligningen, der beskriver bevægelse på mikroskopisk niveau med stokastiske kræfter. Mens Langevin-ligningen beskriver de individuelle baner for enkelte partikler, giver Fokker-Planck-ligningen en makroskopisk beskrivelse af sandsynlighedsfordelingen for hele systemet.

Betydning

Fokker-Planck-ligningen er en vigtig ligning for forståelsen af stokastisk tidsudvikling og danner derved grundlag for teorier om termodynamik, kvantefysik og ikke-ligevægtsfænomener. På grund af dens alsidighed finder den anvendelser inden for mange teoretiske og anvendte grene af naturvidenskaben.

Læs mere i Lex

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig