非线性波动方程的交替显-隐差分方法

1．引言众所周知，非线性波动方程在自然科学领域有广泛的物理背景，诸如物理、化学反应方程，机械动力学方程，地球物理与大气海洋方程等．差分方法求解非线性波动方程已有研究，如［1］和IZ］就给出了非线性波动方程组的显式和隐式差分格式以及收敛性分析．虽然古典的显式差分格式易于并行计算，但是它的稳定性条件差（条件稳定）；古典的隐式差分格式稳定性条件好（绝对稳定）；但对非线性问题，一般需要线性化，然后求解一个线性代数方程组，并行计算能力差．本文正是在这样一种前题下，给出了一维问题的一种交替分段显一隐差分格式，…     

Burgers-Fisher方程改进的交替分段Crank-Nicolson并行差分方法

Burgers-Fisher方程在气体动力学,热传导,弹性力学等领域有着广泛的应用,其快速数值解法具有重要的科学意义和工程应用价值.文中提出Burgers-Fisher方程改进的交替分段Crank-Nicolson(IASC-N)并行差分方法. IASC-N格式的构造是基于交替分段技术,将古典显式格式,隐式格式和Crank-Nicolson(C-N)格式恰当组合.理论分析了IASC-N并行差分格式解的存在唯一性,稳定性和收敛性.数值试验表明IASC-N并行差分格式线性绝对稳定,具有时间和空间二阶精度.相比串行C-N格式, IASC-N格式的计算时间能节省大约40%.说明IASC-N并行差分方法对于求解Burgers-Fisher方程是高效的.     

时间分数阶反应-扩散方程混合差分格式的并行计算方法

分数阶反应-扩散方程有深刻的物理和工程背景,其数值方法的研究具有重要的科学意义和应用价值.文中提出时间分数阶反应-扩散方程混合差分格式的并行计算方法,构造了一类交替分段显-隐格式(alternative segment explicit-implicit,ASE-I)和交替分段隐-显格式(alternative segment implicit-explicit,ASI-E),这类并行差分格式是基于Saul'yev非对称格式与古典显式差分格式和古典隐式差分格式的有效组合.理论分析格式解的存在唯一性,无条件稳定性和收敛性.数值试验验证了理论分析,表明ASE-I格式和ASI-E格式具有理想的计算精度和明显的并行计算性质,证实了这类并行差分方法求解时间分数阶反应-扩散方程是有效的.     

Burgers方程的区域分裂并行格式

1引言 Burgers方程可作为N-S方程的简单形式,这是因为它不仅具有N-S方程的一些特性,而且数值求解方法也相近,因此,对Burgers方程的数值方法的研究具有一定的实际意义.为了在并行计算机上求解Burgers方程,已有不少文章提出了并行差分格式,如组显式方法([1]-[4])、交替分段隐格式[5],这些格式均可归结为交替型的并行格式.     

KdV-Burgers方程的一类新本性并行差分格式北大核心CSCD

KdV-Burgers方程作为湍流规范方程,具有深刻的物理背景,其快速数值解法具有重要的实际应用价值.针对KdV-Burgers方程,提出了一种新型的并行差分格式.基于交替分段技术,结合经典Crank-Nicolson(C-N)格式、显格式和隐格式,构造了混合交替分段Crank-Nicolson(MASC-N)差分格式.理论分析表明MASC-N格式是唯一可解、线性绝对稳定和二阶收敛的.数值试验表明,MASC-N格式比C-N格式具有更高的精度和效率.与ASE-I和ASC-N差分格式相比,MASC-N并行差分格式有最好的性能.表明该文的MASC-N并行差分方法能有效地求解KdV-Burgers方程.     

三维热传导方程的紧交替方向差分格式

本文研究了三维热传导方程的紧交替方向隐式差分格式.利用算子方法导出了紧交替方向隐式差分格式,并利用Fourier分析方法证明了差分格式的收敛性和绝对稳定性,Richardson外推法外推一次得到具有O(T3+h6)阶精度的近似解.本文方法是对二维热传导方程问题的推广,同样适用于多维的情形.     

三阶非线性KdV方程的交替分段显-隐差分格式

对三阶非线性KdV方程给出了一组非对称的差分公式,用这些差分公式与显、隐差分公式组合,构造了一类具有本性并行的交替分段显-隐格式A·D2证明了格式的线性绝对稳定性．对1个孤立波解、2个孤立波解的情况分别进行了数值试验．数值结果显示,交替分段显-隐格式稳定,有较高的精确度．     

Klein—Gordon方程初边值问题的一个新的守恒差分格式

本文对非线性Ｋｌｅｉｎ－Ｇｏｒｄｏｎ（ＮＫＧ）方程的初边值问题提出了一种新的差分格式，它保持了ＮＫＧ方程初边值问题的能量守恒。证明了该格式的收敛性和稳定性。特别地，由于该格式是完全隐式的，故对求长时解有着重要的作用。数值计算结果表明该方法计算速度快，精度好。     

Klein-Gordon方程初达值问题的一个新的守恒差分格式

本文对非线性Klein－Gordon（NKG）方程的初边值问题提出了一种新的差分格式,它保持了NKG方程初边值问题的能量守恒．证明了该格式的收敛性和稳定性．特别地,由于该格式是完全隐式的,故对求长时解有着重要的作用．数值计算结果表明该方法计算速度快,精度好．     

无波动,无自由参数,耗散的隐式差分格式

本文建立了求解NS方程和Euler方程无波动、无自由参数、耗散的隐式差分格式.该格式是TVD的和无条件稳定的.其隐式部分在1,2,3维情况下仅分别依赖于3,5,9个点,且系数矩阵是主对角占优的.计算例题表明,该方法可获得和显式方法相同的精度,能很好地捕捉激波和剪切层,且计算时间比显式有较多的节省.     

The Modified Rayleigh Quotient Iteration

The Rayleigh Quotient Iteration (RQI) is a very popular method for computing eigenpairs of symmetric matrices. It is a special kind of inverse iteration method using the Rayleigh Quotient as shifts. Unfortunately, poor initial approximations may render RQI to slow convergence or even to divergence, In this paper we suggest two kinds of numbers each of which can be used instead of the Rayleigh Quotient as a shifts in the RQI. We call the iteration using the new shifts the Modified Rayleigh Quotient Iteration (MRQI). It has been proved that the MRQI always converges and its convergence rate is cubic.     

Reguläre Zerlegungen und Berechnung des Spektralradius nichtnegativer Matrizen

Summary On the basis of a Rayleigh Quotient Iteration method in [10] and a Maximal Quotient Iteration method in [5, 8] two algorithms for solving special eigenvalue problems are developed. The characteristic properties of these methods lie in the application of iterative linear methods to solving systems of linear equations. The convergence properties are investigated. We apply the algorithms to the computation of the spectralradius of a nonnegative irreducible matrix.

     

求解非线性算子方程的加速迭代格式

研究非线性算子方程的近似求解方法.首先对通常的求解非线性方程加速迭代格式进行推广,得到高阶收敛速度的加速迭代格式,最后把这种加速迭代格式推广到非线性算子方程的求解中去,利用非线性算子的渐进展开,证明了这种加速格式具有三阶的收敛速度.     

On quadratic andO\left( {\sqrt {nL} } \right) convergence of a predictor—corrector algorithm for LCP

Recently several new results have been developed for the asymptotic (local) convergence of polynomial-time interior-point algorithms. It has been shown that the predictor—corrector algorithm for linear programming (LP) exhibits asymptotic quadratic convergence of the primal—dual gap to zero, without any assumptions concerning nondegeneracy, or the convergence of the iteration sequence. In this paper we prove a similar result for the monotone linear complementarity problem (LCP), assuming only that a strictly complementary solution exists. We also show by example that the existence of a strictly complementarity solution appears to be necessary to achieve superlinear convergence for the algorithm.Research supported in part by NSF Grants DDM-8922636 and DDM-9207347, and an Interdisciplinary Research Grant of the University of Iowa, Iowa Center for Advanced Studies.     

求解低秩矩阵填充的改进的交替最速下降法

矩阵填充是指利用矩阵的低秩特性而由部分观测元素恢复出原矩阵,在推荐系统、信号处理、医学成像、机器学习等领域有着广泛的应用。采用精确线搜索的交替最速下降法由于每次迭代计算量小因而对大规模问题的求解非常有效。本文在其基础上采用分离地精确线搜索,可使得每次迭代下降更多但计算量相同,从而可望进一步提高计算效率。本文分析了新算法的收敛性。数值结果也表明所提出的算法更加有效。     

ALTERNATING BAND CRANK-NICOLSON METHOD FOR δu／δt=δ^2u／δx^2＋δ^2u／δy^2

the Alternating Segment Crank-Nicolson scheme for one-dimensional diffusion equation has been developed in [1],and the Alternating Block Crank-Nicolson method for two-dimensional problem in [2].The methods have the advantages of parallel computing,stability and good accuracy.In this paper for the two-dimensional diffusion equation,the net region is divided into bands,a special kind of block.This method is called the alternating Band Crank-Nicolson method.     

On asymptotic convergence of the block-iterative Fisher scoring algorithm

This short paper studies convergence properties, particularly asymptotic convergence, of the block-iterative Fisher scoring (BFS) algorithms recently proposed by Ma and Hudson (2008). While applicable in other inverse problem domains (e.g. astronomy, geophysics, signal processing or remote sensing), this class of algorithms was designed for tomographic image reconstruction from projections in medicine. A BFS algorithm is used to reconstruct the patient’s internal structural or functional activity from collected projection data. We briefly introduce the BFS algorithm and a general convergence result provided in Ma and Hudson (2008). This result is used to prove the asymptotic convergence of two specific BFS algorithms under new conditions.     

ALTERNATING BAND CRANK-NICOLSON METHOD FOR

The Alternating Segment Crank-Nicolson scheme for one-dimensional diffusion equation has been developed in [ 1 ], and the Alternating Block Crank-Nicolson method for two-dimensional problem in [2]. The methods have the advantages of parallel computing, stability and good accuracy. Tn this paper for the two-dimensional diffusion equation, the net region is divided into bands, a special kind of block. This method is called the alternating Band Crank-Nicolson method.     

矩阵极分解新的数值方法

设p是大于1的偶数.本文基于方程x~p-1=0的Newton和Halley求根公式给出计算非奇异矩阵酉极因子的数值方法,并证明算法的收敛性.用数值列子说明算法的有效性.     

同时具有点和区间半径序列收敛性的免导迭代法的进一步讨论

1 引 言 传统的求零点的迭代法只讨论迭代序列{xn}的收敛阶,近年来,G.Alefeld和F.A.Po-tra研究了含零点的区间半径序列的收敛性[2][3],而我们提出了同时具有点和区间半径序列均平方收敛的免导迭代法[1],即当n充分大时,序列{xn}和含零点区间的半径序列{(bn-an)}都是平方收敛的.通过进一步的分析,我们发现,文[1]中的结果仍可改进,并且,不需