Topological derivative - theory and applications

The paper is devoted to present some mathematical aspects of the topological derivative and its applications in different fields of sciences such as shape optimization and inverse problems. First the definition of the topological derivative is given and the shape optimization problem is formulated. Next the form of the topological derivative is evaluated for a mixed boundary value problem defined in a geometrical domain. Finally, an example of an application of the topological derivative in the electric impedance tomography is presented.

W pracy przedstawiono matematyczne aspekty dotyczące pochodnej topologicznej oraz jej zastosowań w różnych dziedzinach nauki, takich jak optymalizacja kształtu czy problemy odwrotne. W pierwszej części podano nieformalna˛ definicje˛ pochodnej topologicznej oraz sformułowano problem optymalizacji kształtu. Następnie wyprowadzono postać pochodnej topologicznej dla mieszanego problemu brzegowego. W ostatniej części przedstawiono przykład zastosowania pochodnej topologicznej dla problemu elektrycznej tomografii impedancyjnej.