奇异摄动理论研究的一些新动态和热点方向

简要介绍了《奇异摄动丛书》和奇异摄动研究的几个热点方向:几何奇异摄动、空间对照结构理论、高阶微分方程和非线性微分方程奇异摄动边值问题等.     

正倒向随机微分方程组的数值解法

1990年,Pardoux和Peng(彭实戈)解决了非线性倒向随机微分方程(backward stochastic differential equation,BSDE)解的存在唯一性问题,从而建立了正倒向随机微分方程组(forward backward stochastic differential equations,FBSDEs)的理论基础;之后,正倒向随机微分方程组得到了广泛研究,并被应用于众多研究领域中,如随机最优控制、偏微分方程、金融数学、风险度量、非线性期望等.近年来,正倒向随机微分方程组的数值求解研究获得了越来越多的关注,本文旨在基于正倒向随机微分方程组的特性,介绍正倒向随机微分方程组的主要数值求解方法.我们将重点介绍讨论求解FBSDEs的积分离散法和微分近似法,包括一步法和多步法,以及相应的数值分析和理论分析结果.微分近似法能构造出求解全耦合FBSDEs的高效高精度并行数值方法,并且该方法采用最简单的Euler方法求解正向随机微分方程,极大地简化了问题求解的复杂度.文章最后,我们尝试提出关于FBSDEs数值求解研究面临的一些亟待解决和具有挑战性的问题.     

三阶线性常微分方程Sinc方程组的结构预处理方法

三阶线性常微分方程在天文学和流体力学等学科的研究中有着广泛的应用.本文介绍求解三阶线性常微分方程由Sinc方法离散所得到的线性方程组的结构预处理方法.首先, 我们利用Sinc方法对三阶线性常微分方程进行离散,证明了离散解以指数阶收敛到原问题的精确解.针对离散后线性方程组的系数矩阵的特殊结构, 提出了结构化的带状预处理子,并证明了预处理矩阵的特征值位于复平面上的一个矩形区域之内.然后, 我们引入新的变量将三阶线性常微分方程等价地转化为由两个二阶线性常微分方程构成的常微分方程组, 并利用Sinc方法对降阶后的常微分方程组进行离散.离散后线性方程组的系数矩阵是分块2×2的, 且每一块都是Toeplitz矩阵与对角矩阵的组合.为了利用Krylov子空间方法有效地求解离散后的线性方程组,我们给出了块对角预处理子, 并分析了预处理矩阵的性质.最后, 我们对降阶后二阶线性常微分方程组进行了一些比较研究.数值结果证实了Sinc方法能够有效地求解三阶线性常微分方程.     

N维纯时滞微分方程的稳定性

本文考虑了n维纯时滞微分方程的稳定性,利用分析技巧给出纯时滞微分方程稳定的几个充分条件.当n=1时,所得结论推广和改进了Yorke等人的相应结论.     

常系数线性微分方程RMI解题机

本文介绍的常系数线性微分方程解题机是利用数学方法论的研究成果，摸拟人的数学思维过程，采用关系映射反演（ＲＭＩ）方法，通过符号推理给出微分方程解析解的数学软件．文中介绍了研制该解题机的基本思想和实现技术，并给出了用解题机求解微分方程和微分方程组的几个实例．     

XPPAUT软件在《常微分方程》教学中的应用

通过几个实例,介绍了XPPAUT软件在《常微分方程》教学中的应用.通过利用XPPAUT软件的数值计算功能,动画功能,更加具体和形象地展现了《常微分方程》的一些基本概念和结论,从而进一步加深对这门课程的学习和理解,也有益于培养学生的想象能力和创新能力.     

生物系统中的多尺度数学模型

在生物系统的建模中,许多数学方法得到了广泛的使用,如确定型的方法、随机型的方法及离散或基于规则的方法等.然而,单一层次的模型或方法不足以刻画复杂的生物系统.鉴于此,本文介绍了两种多尺度建模的方法:一种是连续型的随机方法,即常微分方程组和随机微分方程组相耦合的多尺度建模;另一种是连续一离散混合方法,即将偏微分方程和基于agent的模型相结合的多尺度系统建模.我们接着介绍了这些建模方法在系统生物学中的应用,并且展望了进一步的工作.     

常系数线性齐次微分方程组的矩阵解法

在高等数学微分方程一章中,介绍了解常系数线性微分方程组的消无法,它是解常系数线性微分方程组的最初等的方法.消元法的基本思想是用微分法消去方程中某些未知函数及其各阶导数,最后得到只含一个未知函数的高阶常系数微分方程.解出这个高阶方程的解后,再根据消元过程,一般不用积分就可求出其余的未知函数.对于未知函数较少的小型微分方程组,采用消元法较为简便.对于未知函数较多时就得寻求更为有效的方法.本文对常系数线性齐次微分方程组的消无法和矩阵法作对比介绍.在掌握线性代数的知识后,用矩阵法解常系数线性齐次微分方程组较为方便.     

一类优化控制问题的有限元解的误差估计和超收敛

对积分微分方程的优化控制问题进行了介绍.讨论了积分微分方程的优化控制问题的混合有限元逼近,给出了优化控制问题的有限元逼近解的误差估计和超收敛性质.     

非线性多滞量延迟微分方程的指数稳定性

收稿研究了一类带多个小滞量的非线性延迟微分方程的指数稳定性,证明了在适当条件下,上述延迟微分方程可保留相应常微分方程的指数稳定性.所获稳定性判据修正和扩展了已有延迟微分方程的相关结果.在文末,数值例子进一步阐明了其稳定性理论.