Solution of the Dirichlet problem by the random walk method on the plane

 
Audio is AI-generated
0

Abstract

This paper examines a system (program) for solving the Dirichlet problem in the plane using a random walk. A software implementation in C++ is developed. A mathematical explanation of the correctness of the implementation is provided. The solution is considered for a triangle, a circle, and two squares of different sizes. The system is designed to demonstrate mathematical methods to students.

General Information

Keywords: random walk, Laplace operator, Dirichlet problem

Journal rubric: Numerical Methods

Article type: scientific article

DOI: https://doi.org/10.17759/mda.2026160311

Received 06.06.2026

Revised 30.07.2026

Accepted

Published

For citation: Voitov, V.K., Tarasov, S.B. (2026). Solution of the Dirichlet problem by the random walk method on the plane. Modelling and Data Analysis, 16(3), 219–235. (In Russ.). https://doi.org/10.17759/mda.2026160311

© Voitov V.K., Tarasov S.B., 2026

License: CC BY-NC 4.0

References

  1. Андреев, В.Б. (2020). Численные методы: учебное пособие (2-е изд.). Издательство МАКС Пресс.
    Andreev, V.B. (2020). Chyslennye metody: uchebnoe posobie [Numerical Methods: Textbook] (2th ed.). Moscow MAKS Press. (In Russ.).                        
  2. Архангельский, А.Я. (2008). Компоненты C++Builder. Справочное пособие. Издательство: Бином.
    Arhangel’skii, A.Ja. (2008). Komponenty C++Builder. Spravochnoe posobie. [C++Builder. Components Reference Guide.]. Binom. (In Russ.).
  3. Архангельский, А.Я. (2010). Программирование C++Builder (7-е изд.).  Издательство: Бином.
    Arhangel’skii, A.Ja. (2010). Programmirovanie C++Builder [C++Builder Programming] (7th ed.). Binom. (In Russ.).
  4. Бахвалов, Н.С., Жидков, Н.П., Кобельков, Г.П. (2023). Численные методы (11-е изд.). Издательство Лаборатория знаний.
    Bakhvalov, N.S., Zhidkov N.P., Kobelkov G.P. (2023). Chyslennye metody [Numerical Methods] (11th ed.). Moscow Laboratory of Knowledge. (In Russ.).
  5. Демидович, Б.П. (1967). Численные методы анализа: приближение функций, дифференциальные и интегральные уравнения (3-е изд.).  Издательство М. Наука.
    Demidovich, B. P. (1967).  Chyslennye metody analiza: priblizhenia funkcii, differencialnye i integralnye uravnenia [Numerical Methods of Analysis: Approximation of Functions, Differential and Integral Equations] (3th ed.).  Moscow Nauka. (In Russ.).
  6. Демидович, Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. (2010). Численные методы анализа: приближение функций, дифференциальные и интегральные уравнения (5-е изд.). Издательство Санкт-Петербург.
    Demidovich, B.P., Maron I.A., Shuvalova E.Z. (2010).  Chyslennye metody analiza: priblizhenia funkcii, differencialnye i integralnye uravnenia [Numerical Methods of Analysis: Approximation of Functions, Differential and Integral Equations] (5th ed.).  Saint-Petersburg. (In Russ.).
  7. Самарский, А.А. (1971) Введение в теорию разностных схем. Издательство M. Наука.
    Samarskii, A.A. (1971) Vvedenie v teoriu raznostnyh shem [Introduction to the Theory of Difference Schemes]. Moscow Nauka. (In Russ.).
  8. Самарский, А.А. (1977). Теория разностных схем: изд-во. Издательство M. Наука.
    Samarskii, A.A. (1977). Theoriia raznostnyh shem [Theory of Difference Schemes]. Moscow Nauka. (In Russ.).
  9. Стивен Гильберт, Билл Маккарти (2003). Самоучитель VISUAL C++ 6 в примерах. Издательство М. DiaSoft.
    Stephen Gilbert, Bill McCarthy (2003). Samouchitel VISUAL C++ 6 v primerah. [VISUAL C++ 6 Tutorial in examples].  M. DiaSoft (In Russ.).
  10. Тихонов, А.Н. (2002). Дифференциальные уравнения (4-е изд.). Издательство М. ФИЗМАТЛИТ.
    Tikhonov, A.N. Differentialnye uravneniya [Differential Equations] (4th ed.).  Moscow FIZMATLIT. (In Russ.).
  11. Тихонов, А.Н., Самарский, А.А. (2004). Уравнения математической физики (7-е изд.). Издательство Московского университета.
    Tikhonov, A.N., Samarskii, A.A. (2004). Uravneniya matematicheskoi fiziki [Equations of Mathematical Physics] (7th ed.). Moscow State University. (In Russ.).
  12. Яковлев В.Б. (2008) Вычислительная математика: Учебное пособие. Издательство М. МИЭТ.
    Yakovlev V.B. (2008) Vychislitelnaia matematika: uchebnoe posobie [Computational Mathematics: A Textbook]. Moscow MIET. (In Russ.).

Information About the Authors

Vladimir K. Voitov, Candidate of Science (Engineering), Professor at the Faculty of Information Technology, Moscow State University of Psychology and Education, Moscow, Russian Federation, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6486-3049, e-mail: vojtovvk@mgppu.ru

Sergey B. Tarasov, Candidate of Science (Engineering), Associate Professor of the Department of Applied Informatics and Multimedia Technologies of the Faculty of Information Technology, Moscow State University of Psychology and Education, Moscow, Russian Federation, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9220-7580, e-mail: tserg2005@mail.ru

Contribution of the authors

Authors participated in the discussion of the results and approved the final text of the manuscript.

Conflict of interest

The authorы declare no conflict of interest.

Metrics

 Web Views

Whole time: 6
Previous month: 0
Current month: 6

 PDF Downloads

Whole time: 0
Previous month: 0
Current month: 0

 Total

Whole time: 6
Previous month: 0
Current month: 6