求解交替迭代正则化方程的多尺度配置法

<正>1引言第一类Fredholm积分方程应用于科学与工程领域,用来塑造某些具体问题的数学模型.例如,图像处理,信号识别,遥感技术等.因为病态积分方程的数值计算对舍入误差特别敏感,直接求得的数值解往往与精确解相差甚远.想要得到近似效果好且稳定的数值解,需要采用正则化方法.理论上,正则化方法已经很成熟了,有Richardson迭代正则化方法~([10,11]),交替迭代正则化方法~([10,11]),Tikhonov正则化方法~([1,4,6])和迭代Lavrentiev正则化方法~([12])等.常见的停止准则有偏差原理~([11,14]),平衡原理~([15]),Lepskii原则~([13])等.但是,求解病态积分方程的数值计算方法还有很多问题有待研究,如快速计算方法.     

求解第一类积分方程的正则化—小波方法及其数值试验

1 方法的描述 第一类(Fredholm)积分方程是指形如 (1.1)的积分方程,其中核k(x,y)和右端函数f(x)给定,u(x)是未知函数.许多物理、化学、力学和工程应用问题都能导致第一类积分方程.求解第一类积分方程的一个本质性困难是方程的不适定性,即解的存在性、唯一性和稳定性遭到破坏.常用的数值方法有奇异值分解(SVD)方法、Tikhonov正则化方法、投影方法、正则化-样条方法、再生核方法等.本文提出一种新的正则化-小波方法,在第一类积分方程有多个解时,可以求出具有最小范数的数值解;如果原积分方程有唯一解,则所得的数值解收敛于准确解.数值试验表明,该方法是可行的. 我们在L~2[a,b]中考虑第一类(Fredholm)积分方程,即假设方程(1.1)中积分算子K∈L~2([a,b]×[a,b])及右端f(x)∈L~2[a,b]给定.为保证数值求解算法的稳定性,我们先用正则化方法处理该方程,将不适定问题化为泛函极值问题来求解,然后利用多重正交样条小波基构造求解格式.由于我们给出了直接计算低阶的多重正交样条小波基函数的一般公式,使得解法可以在计算机迅速实现.     

第一类Fredholm积分方程的互补解法

正1引言本文考虑如下第一类Fredholm积分方程的数值求解:∫_a~b k(x,t)f(t)dt=g(x),a≤x≤b,(1)其中k(x,t)是平方可积的核函数,g(x)为已知函数,f(x)为待求的未知函数.第一类Fredholm积分方程有广泛的应用背景,如信号处理等;参见文献[10,21]等.在信号处理模型中,g(x)为观测信号,一般存在误差.因此,实际求解的问题为κf+η=g,(2)     

Fredholm型第二种积分方程的解核计算法

仅对Fredholm型第二种积分方程解核的计算方法进行研究,给出了一些求解核的有关公式及其证明,从而解决了一类Fredholm方程利用解核求解的问题.     

求解第一类Fredholm积分方程的一种新的正则化算法

应用一种新的正则化方法建立了一类新的求解第一类Fredholm积分方程的正则化算法, 并借助Matlab软件给出了数值算例.数值结果与理论分析基本一致,而且表明文中建立的正则化比通常的Tikhonov正则化更精确.     

Volterra积分方程的蒙特卡罗数值求解方法

本文讨论了第一类、第二类以及具有奇异核的Volterra积分方程的数值解问题.利用重要抽样蒙特卡罗随机模拟方法获得积分方程解的近似计算结果.通过对文献中算例的实现表明文中所提方法扩展了Volterra型积分方程的数值求解方法,     

利用随机模拟方法求解第二类积分方程

给出一种求解第二类Fredholm和Volterra积分方程的数值算法,算法在数值积分技术的基础上使用Monte Carlo随机模拟方法求积分方程的近似解.通过数值例子证明了该算法是有效的.     

二维第一类Fredholm积分方程数值解的RRGMRES算法

利用数值积分将二维第一类Fredholm积分方程离散为一线性不适定问题,引入RRGMRES算法对得到的线性不适定问题求其数值解,给出了数值模拟,并与GMRES算法进行了分析比较,结果表明RRGMRES算法在求解此类问题时具有精度高抗干扰强的优点.     

L~1空间中带弱奇异核的第二类Fredholm积分方程的数值解法

在L¹空间中,研究带弱奇异核的第二类Fredholm积分方程.将弱奇异核转换成连续核,给出了一种数值求解的算法,并举出具体算例.     

结构刚度函数识别的一个途径

为了计算结构的刚度函数,将结构振动微分方程分解为关于已知的原始刚度函数的微分方程和关于未知待求的刚度函数的第一类Fredholm积分方程,利用p个光滑因子进行外插值的求解方法,数值计算当光滑因子为零时的积分方程的稳定解．从而可得到结构的刚度函数．通过数值模拟说明方法是可行的．     

二维椭圆方程参数反问题的一种数值解法

本文研究了识别二维椭圆型偏微分方程中参数A(x)和B(y)的反问题:的数值解法。用GPST方法给出了数值计算迭代格式,其中对涉及到的第一类Fredholm积分方程的离散线性代数方程组采用ART算法。最后本文给出了数值模拟结果。     

用第二类Fredholm积分方程求解弹性半空间上弹性板的垂直振动

根据混合边值条件,建立均布简谐荷载作用下弹性半空间上弹性板振动的对偶积分方程.用Abel变换化对偶积分方程为第二类Fredholm积分方程,并进行了数值计算.     

嵌入弹性半空间的弹性迴转轴的扭转*

本文用线载荷积分方程法(LLIEM)研究嵌在弹性半空间的弹性迴转轴的扭转问题.将“点环力偶(PRC)”和“半空间点环力偶(PRCHS)”分别分布于迴转轴内和外的轴线上,就能将本问题归结为一维的Fredholm第一种积分方程组.直接用离散法求解时,会发现有时解是不稳定的,也就是病态情形.本文采用以带小参数的Fredholm第二种积分方程代替病态的Fredholm第一种积分方程的方法可以得到稳定的解,此法比Tikhonov正规化法简单,易于在计算机上运行.文中给出圆维、圆柱、圆锥-圆柱、抛物线轴等数值例子.     

第一类弱奇异核Fredholm积分方程的数值求解

第一类弱奇异核Fredholm积分方程由于奇异及本质的不适定性,给求解带来很大难度．本文首先利用克雷斯变换将方程转化,并对转化后的方程进行高斯一勒让德离散,得到一离散不适定的线性方程组,结合正则化方法对该类问题进行数值求解．最后给出了数值模拟,验证了本文方法的可行性及有效性．     

截断策略下求解原始数据均有扰动的第一类Fredholm积分方程的多尺度Galerkin方法

本文研究求解原始数据均有扰动的第一类Fredholm积分方程的多尺度截断快速算法,给出了改进的后验参数选择准则,证明了收敛率能达到最优,给出的例子说明了方法的有效性.     

一种求解第一类Fredholm积分方程的改进Tikhonov正则化方法

基于紧算子的奇异值系统理论,构造了一种新的正则化滤子函数,从而提出了一种改进的Tikhonov正则化方法,并且证明了解的收敛性及其渐进最优阶估计.通过两个数值算例,验证了改进Tikhonov正则化方法对于第一类Fredholm积分方程求解的有效性和优越性.     

求解三维第一类Fredholm积分方程的GMRES法

利用数值求积公式,将三维第一类Fredholm积分方程进行离散,通过引入正则化方法,将离散后的积分方程转化为一离散适定问题,通过广义极小残余算法得到了其数值解．数值模拟结果表明该方法的可行有效性．     

Elastic Analysis of Anisotropic Functionally Graded Rotating Disks With Non-Uniform Thicknesses北大核心CSCD

研究了任意梯度变化的变厚度各向异性转动圆盘的弹性问题.假设圆盘绕刚性轴匀速转动,其材料性能和厚度沿径向任意梯度变化.考虑圆盘在中心转轴处受位移约束,外侧自由,根据各向异性转动圆盘的平衡微分方程,得到关于径向应力的Fredholm积分方程,继而通过对Fredholm积分方程进行数值求解,得到结构的位移场和应力场.对具体梯度变化情况仅需代入相应梯度变化进行求解即可.数值算例部分,通过假设厚度、弹性模量等参数为特殊的幂函数形式,将由Fredholm积分方程求出的数值解与对应的精确解进行对比,以及针对常见的Voigt模型,将由该方法算得的数值解和ANSYS有限元计算结果进行对比,验证了该方法的准确性和精度.其次,针对Voigt模型,重点分析了厚度变化、材料性能梯度参数、各向异性度等对应力场和位移场的影响.提出了针对材料性能和厚度沿径向呈任意梯度变化的圆盘结构弹性分析方法,将为优化功能梯度圆盘的结构和材料参数、有效调整构件应力分布、提高结构安全性,提供强有力的工具;算例分析结果对功能梯度圆盘在复杂条件下的结构安全设计有重要的理论指导意义.     

横观各向同性饱和地基与中厚圆板的非轴对称动力相互作用

研究横观各向同性饱和土地基上中厚弹性圆板的非轴对称振动问题,即首先利用Fourier展开和Hankel变换技术,求解了简谐激励下横观各向同性饱和土地基的非轴对称Biot波动方程,然后按混合边值问题建立地基与弹性中厚圆板非轴对称动力相互作用的对偶积分方程,并将对偶积分方程化为易于数值计算的第二类Fredholm积分方程．文末给出了算例．数值结果表明,在一定频率范围内,地基表面的位移幅值随激振频率增加而增大,随距离的增大以振荡形式衰减变化．     

基于Hat函数的配置法解多维分数阶Fredholm积分方程

配置法是数值计算中常用的直接算法,具有数值稳定性好和计算精度高的优点.采用以hat函数为基底的配置法求解多维分数阶Fredholm积分方程.首先结合hat函数的性质,通过以hat函数为基底建立的配置法将分数阶积分方程转化为代数方程进行求解.然后在投影算子理论的框架下,建立了方程的收敛性理论并给出了误差分析.最后利用数值算例通过与其他数值方法相比较,验证了算法的高精度和高效率.