
【化】 Fokker-Planck equation
blessing; good fortune
【計】 kerr
general; universal
bright; loud and clear
gram; gramme; overcome; restrain
【醫】 G.; Gm.; gram; gramme
equation
福克爾-普朗克方程(Fokker-Planck Equation)是統計物理學中描述隨機過程概率密度演化的偏微分方程。其核心是量化系統在隨機力作用下的漂移(Drift)和擴散(Diffusion)行為:
方程的标準形式為: $$ frac{partial P(mathbf{x}, t)}{partial t} = -sum_i frac{partial}{partial x_i} left[ Di^{(1)}(mathbf{x}) P right] + sum{i,j} frac{partial}{partial x_i partial xj} left[ D{ij}^{(2)}(mathbf{x}) P right] $$ 其中:
描述懸浮微粒在流體中的無規則運動軌迹(如愛因斯坦的布朗運動理論擴展)。
分析帶電粒子在電磁場中的碰撞與擴散過程(見文獻:Risken, H. The Fokker-Planck Equation)。
用于期權定價模型(如Heston模型中的波動率隨機性建模)。
模拟神經元電信號傳導或種群基因頻率演化(參考:Gardiner, C.W. Stochastic Methods)。
方程類型 | 福克爾-普朗克方程 | 朗之萬方程 |
---|---|---|
描述對象 | 概率密度演化 | 個體粒子軌迹 |
數學形式 | 二階偏微分方程 | 隨機微分方程 |
適用場景 | 群體統計行為 | 單粒子動力學 |
(經典專著,涵蓋方程推導與物理應用)
(跨學科應用指南)
(中文權威教材,含方程推導)
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福克爾-普朗克方程(Fokker-Planck equation)是描述隨機系統中概率密度函數演化的偏微分方程,主要應用于統計物理、金融數學等領域。以下是其核心要點:
該方程通過漂移項和擴散項描述隨機變量隨時間的概率分布變化。其名稱源于荷蘭物理學家阿德裡安·福克爾和馬克斯·普朗克,也被稱為Kolmogorov前向方程。它常用于分析受隨機力影響的粒子運動,例如布朗運動中粒子的擴散過程。
對于一維隨機過程 ( x(t) ),方程的一般形式為: $$ frac{partial P(x,t)}{partial t} = -frac{partial}{partial x} left[ mu(x,t) P(x,t) right] + frac{partial}{partial x} left[ D(x,t) P(x,t) right] $$ 其中:
方程揭示了系統在隨機力(如布朗運動)和确定性力共同作用下的統計行為。例如,在流體中懸浮的花粉粒子受到水分子的隨機碰撞,其位置分布隨時間擴散的過程可通過該方程建模。
需注意與普朗克輻射公式(描述黑體輻射的量子理論)區别,後者涉及能量量子化假設,而福克爾-普朗克方程屬于經典隨機過程理論。
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