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.     

牛顿-正则化方法与一类差分方程反问题的求解

在用牛顿迭代法求解非线性算子方程时,总要求非线性算子的导算子是有界可逆的,即线性化方程是适定的.但在实际数值计算中.即使满足这个条件,也可能出现数值不稳定的现象.为了克服这个困难,[1]将牛顿法与求解线性不适定问题的BG方法(平均核方法)结合起来,在每一步迭代中利用BG方法稳定求解.考虑到Tikhonov的正则化方     

扰动方程的改进正则解及其数值分析

对滞右端扰动数据的第一类紧算子病态方程,文[2]给出了改进的Tokhonov正则化解法,本文以此为依据,对该解法举例进行例法分析。     

一类算子方程的逆问题

本文讨论了一类算子方程的逆问题,提出了最优解集概念,讨论了它的适定性,给出了最优解的展开式以及关于M的一个例子。     

求解一般抛物方程侧边值问题的Fourier正则化方法

逆热传导问题是严重不适定问题,它的解如果存在,其解将不连续依赖于定解数据,使得数值计算和理论分析都非常困难。但目前关于逆热传导问题的已有文 献大都主要集中于讨论由标准热传导方程所描述的问题。该文给出了一种适用于由一般一维抛物方程所描述的逆热传导问题且具有Holder连续性的Fourier正则化新方法。     

Helmholtz型方程柯西问题的修正Lavrentiev正则化方法（英文）

本文研究了带非齐次Dirichlet及Neumann数据的一类Helmholtz型方程柯西问题.文章在解的先验假设下建立问题的条件稳定性结果,利用修正L avrentiev正则化方法克服其不适定性,并结合正则化参数的先验与后验选取规则获得了正则化解的收敛性结果,相应的数值实验结果验证了所提方法是稳定可行的,推广了已有文献在Helmholtz型方程柯西问题正则化理论与算法方面的相关研究结果.     

一类三维逆时热传导问题的数值求解

该文考虑一类三维逆时热传导问题的数值解法.基于有限差分时间离散,并结合伽辽金(Galerkin)方法对空间进行有限元离散,导出刚度矩阵及载荷向量,对热传导问题进行数值求解.针对反问题,利用分离变量法建立T时刻温度场与初始温度场之间的对应关系,给出了反演公式,并在一定先验假设条件下证明了反问题的局部稳定性.为克服反问题求...     

逆热传导方程的一个正则化方法

考虑了标准的一维逆热传导方程.问题是不适定的,即解不连续地依赖于数据.通过Fourier逼近的方法进行正则化处理,提出了一个新的算法,理论分析和数值实验均表明该算法是稳定的;该算法不仅保留了测量数据的部分高频成份,同时还具有相同的精度和计算复杂性.     

求Abel型积分方程数值解的正则化方法

本文采用近似已知函数稳定求导方法与两点复合Gauss-Legendre求积公式相结合求Abel型积分方程数值解,其结果是数值稳定且精度较高.给出了数值例子.     

一类半线性椭圆方程柯西问题的正则化方法

构造并利用一种广义分数Tikhonov正则化方法研究一类半线性椭圆方程柯西问题.基于所构造的正则化解满足一个非线性积分方程,首先证明正则化解的存在唯一性和稳定性;继而在对精确解的先验假设下给出并证明正则化方法的收敛性;最后设计一种迭代算法计算正则化解,并通过相应的计算结果验证了所提方法的稳定可行性.     

扩散方程系数的半逆问题

一般地,扩散方程的系数q(x)与p(x)是由两组谱或者一组谱及其标准常数唯一确定的.运用Hochstadt与Lieberman的方法证明了:(a)如果给定区间[π/2,π]上的p(x)及区间[0,π]上的q(x),则扩散方程的一组谱可唯一确定另一半区间[0,π/2]上系数p(x);(b)如果给定区间[π/2,π]上的q(x)及区间[0,π]上的p(x),则扩散方程的一组谱可唯一确定另一半区间[0,π/2]上系数q(x).     

扩散方程系数的半逆问题水

一般地,扩散方程的系数q(x)与p(x)是由两组谱或者一组谱及其标准常数唯一确定的.运用Hochstadt与Lieberman的方法证明了:(a)如果给定区间[π/2,π]上的p(x)及区阿[0,π]上的q(x),则扩散方程的一组谱可唯一确定另一半区间[0,π/2]上系数p(x);(b)如果给定区间[π/2,π]上的g(x)及区间[0,π]上的p(x),则扩散方程的一组谱可唯一确定另一半区间[0,π/2]上系数q(x).     

双调和方程柯西问题的修正的Tikhonov正则化方法

本文研究了双调和方程柯西问题,这类是不适定的,即问题的解(如果存在)不连续依赖于测量数据.首先在精确解的先验假设下给出问题的条件稳定性结果.接着利用修正的Tikhonov正则化方法求解此不适定问题.在先验和后验正则化参数选取规则下,给出正则解和精确解之间的误差估计式.最后给出几个数值例子验证此正则化方法求解此类反问题的有效性.     

一个非标准逆热传导问题的具有对数稳定性的Fourier正则化方法

逆热传导问题是严重不适定问题,即问题的解(如果存在)将不连续依赖于测量数据,使其数值计算非常困难.但最近20 年来人们主要关注标准的逆热传导问题而对非标准情形研究较少.本文给出了一个非标准逆热传导问题的具有对数稳定性的Fourier正则化方法,恢复了解对数据的连续依赖性.     

带复数核的第一类Fredholm积分方程的正则化方法及其应用

本文推广了Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正则化方法，导出了带复数核的第一类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程的正则解应满足的正则积分微分方程，并讨论了正则解的收敛性·作为这一方法的应用，数值求解了与二维摇板造波问题相应的一类逆问题，并给出了选择最佳正则参数的一个实用的方法     

一种基于积分方程的数值微分方法

本文研究了目前一些求解数值微分的方法无法求出端点导数或是求出的端点附近导数不可用的问题.利用构造一类积分方程的方法,将数值微分问题转化为这类积分方程的求解,并用一种加速的迭代正则化方法来求解积分方程. 数值实验结果表明该算法可以有效求出端点的导数,且具有数值稳定、计算简单等优点.     

解一类抛物方程反问题的数值方法

本文利用有限元方法建立了求解一类含有低阶未知系数的抛物方程反问题的数值公式,论证了近似解的收敛性和误差阶估计.     

一个抛物型方程不适定问题的小波正则化方法

一维抛物型方程如下定解问题狌狋＋狌狓＝狌狓狓， ０≤狓＜ ∞，０≤狋＜ ∞，狌（１，狋）＝犵（狋）， ０≤狋＜ ∞，狌（狓，０）＝０， 狓≥０烅烄烆．是一个不适定问题．数据犵的微小变化可以引起解的巨大误差．该文通过构造一个在频域具紧支集的小波并在尺度空间上展开数据和解，滤除了高频分量，并结和Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法，建立了一种逼近准确解的正则化方法，恢复了解对数据的连续依赖性，并建立了误差估计．     

求解一类Helmholtz方程Cauchy问题的中心差分正则化方法

Helmholtz方程Cauchy问题是严重不适定问题,本文我们在一个带形区域上考虑了一类Helmholtz方程Cauchy问题:已知Cauchy数据u(0,y)=g(y),在区间0＜x＜1上求解.我们用半离散的中心差分方法得到了这一问题的正则化解,给出了正则化参数的选取规则,得到了误差估计.