构造三层差分格式的模拟微分方程的一种方法

§1.引言 关于逼近输运方程 u_1+cu_x=0 (1.1) 的差分格式的色散分析,已有不少人做过许多工作。warming和Hyett利用差分格式的模拟微分方程,给出了差分格式的色散关系,是一项重要工作,差分格式的模拟微分方程就是差分解真正满足的微分方程(或者说是差分法实际解的微分方程),从模拟微分方程可以得到差分格式的精度阶、耗散和色散阶,但是求模拟微分方程的方法是繁琐的。文[1]主要建立了模拟微分方程和通常Fouriser(Von Neumann)方法的联系,指出两层格式增长     

两个恒稳定的差分格式

§1. 差分格式在节点(x_m,t_n)处,用u(x_m,t_n)表示微分方程的解,用u_m~n表示差分方程的解.1.跳点格式.由[1]的格式(5.10):     

解抛物型方程的一族高精度差分格式

1 引言 求解抛物型方程 u/t=u/x~2, 00, (1) 初边值问题的差分格式,精度高者当属[1]、[2]中的格式.本文对上述问题构造了一族三层(特殊情况下是两层)双参数、绝对稳定、高精度三对角线型的隐式格式,它不仅包含了[1]、[2]中所有的格式,而且还可以得到一个截断误差为O(Δt~3+Δx~4)的绝对稳定的差分格式,精度比[1]、[2]中的格式都高. 2 差分格式 设Δt为时间步长,Δx=L/M(M为正整数)为空间步长,网函数u(jΔx,nΔt )记为u_j~n,对     

奇异摄动的周期边界问题

本文讨论高阶导数项含小参数ε的二阶常微分方程的周期边界问题。证明了文[1]差分格式具有O(h)一致收敛阶。     

非线性常微分方程转向点问题的数值解

本文利用文[3]的技巧得到了具转向点的非线性常微分方程边值问题的导数估计,再结合文[4]的方法,证明了所构造的差分格式关于小参数ε的一致收敛性.我们给出了数值例子,数值结果与理论分析完全符合.     

四阶常微分方程奇异摄动问题的二阶精度差分解法

本文对一类四阶常微分方程边值问题建立了二阶一致精度的差分格式.本格式对步长h具有O(h2)阶的精度,大大改进了[1]的结果.     

解含转向点问题的完全指数型拟合差分方法

本文对含转向点的微分方程边值问题建立了完全指数型拟合差分格式,证明了此格式具有一阶一致收敛性.推广了Miller[1]的方法,简化了证明过程.数值结果表明本格式比Il'in[2]格式要好.     

奇异摄动问题的一类变分差分格式

本文讨论了奇异摄动二阶自伴常微分方程边值问题,采用有限元方法构造了一类变分差分格式,在对系数的光滑性假定很弱的情况下证明了一致收敛性.这类格式包括了[1],[3],[4]和[5]中讨论的格式.     

非线性Schrdinger方程的守恒差分格式

一、引言 非线性Schrodinger方程在许多物理问题中都被发现,得到了广泛的应用,它具有孤立子解和类似于KdV方程的许多性质.在[1]中,M.J.Ablowitz于1976年对方程iu_t=u_(xx)±2|u|~2u通过离散特征值问题建立了差分格式,证明了差分格式的收敛性和稳定。在[2]中,郭柏灵于1979年对方程iu_t-?/?xα(x)?u/?x β|u|~2u f(x)u=0提出四点格式和六点格式,证明了在f(x)≥0,β>0时差分格式的收敛性和稳定性.由     

守恒型自共轭奇摄动常微分方程一致收敛二阶格式

本文对守恒型自共轭奇异摄动常微分方程,利用El-Mistikawy和Werle[1]的思想构造一个差分格式,并证明该格式为关于ε一致收敛的二阶格式.     

自共轭常微分方程奇异摄动问题一致收敛的差分格式

本文对自共轭常微分方程奇异摄动问题,构造一族带拟合因子的差分格式,用不同于[1]的方法,通过对格式截断误差的分析,给出差分格式解一致收敛于微分方程解的充分条件;由此提出几个具体的差分格式,在较弱的条件下,给出较高的一致收敛阶,并将它们应用于例子,给出数值结果.     

解非线性薛定谔方程的广义时域有限差分方法的紧致格式

正1引言用时域有限差分方法求解线性薛定谔方程是一种简单有效的方法,但对时间步长有严格的限制[1].最近,文[5]提出了一类广义时域有限差分紧致格式,给出了较为宽松的时间步长限制,计算较为简单与精确,这对长时间量子计算效率的提高有重要意义.非线性薛定谔方程在非线性光学和等离子体物理等方面有着广泛的应用.本文延伸文[5]的结果并给出广义时域有限差分方法的紧致格式来求解下面的非线性薛定谔方程     

一类微分差分方程的周期解

泛函微分方程周期解的存在性问题是重要而困难的。文[1—3]分别用Kaplan—Yorke方法研究了含一个滞量的微分差分方程的周期解问题。文[4]用Kaplan-Yorke方法研究了含二个滞量的微分差分方程周期解的存在性问题。本文研究微分差分方程     

小参数在高阶导数项的椭圆型方程第一边值问题一族差分格式的一致收敛性

一 引 言 在短形区域R:(0≤x≤l,0≤y≤T)内考虑椭圆型仿程第一边值问题 L_2u≡εα~2u/αy~2+α~2u/αx~2-α(x,y)-αu/αy+c(x,y)u=f(x,y), u|r=0.(1.2)其中ε是正的小参数,Г是矩形R的边界. 苏煜城、吴启光在[1]中讨论了上述问题,建立相应于(1.1),(1.2)的一种一致收敛的差分格式。在[2]中苏煜城构造了它的解的外推公式,提高了逼近精度.     

求解非线性对流-扩散问题的特征—差分法

近年来,已有不少文献讨论发展型方程的特征-有限元或特征-差分解法.在这一方向上,J.Douglas,Jr.及T.F Russell[1]是重要的工作,它讨论了一维对流-扩散方程C(x)?u/?t+b(x)?u/?x-?/?x(a(x)?u/?x)=f(x,t)的数值求解问题,建立了基于线性插值与基于二次插值的两种特征-差分格式,给出了误差分析,将前一种格式推广到     

求解非线性对流-扩散问题的特征—差分法

近年来,已有不少文献讨论发展型方程的特征-有限元或特征-差分解法.在这一方向上,J.Douglas,Jr.及T.F Russell[1]是重要的工作,它讨论了一维对流-扩散方程C(x)?u/?t+b(x)?u/?x-?/?x(a(x)?u/?x)=f(x,t)的数值求解问题,建立了基于线性插值与基于二次插值的两种特征-差分格式,给出了误差分析,将前一种格式推广到     

一类带有时间混合效应的泛函微分方程解的存在性

讨论了一类非线性泛函微分方程解的存在问题.通过将方程(*)关于初值x1(0)=u1,x2(0)=u2的解的存在性问题转化为讨论一个映象的不动点问题,用所得结论推广了文[6],[7]中相应的定理.     

关于色散方程u_t=au_(xxx)一类显式差分格式的讨论

关于色散方程u_t=au_(xxx)差分格式的讨论,在[1]和[2]中,分别提出了中层为五点和六点的显式差分格式,其稳定区域分别为 0≤r≤0.7016和-0.0625 ≤r≤1.1851.本文针对这一问题,讨论中层为七点的一类差分格式的稳定性.[1]中格式是本文的特例,并且这类格式的最佳稳定区域为0≤r≤2.394,大约是[2]中稳定范围的二倍,[1]中稳定范围的三倍.     

时间分数阶扩散方程的数值解法

分数阶微分方程在许多应用科学上比整数阶微分方程更能准确地模拟自然现象.考虑时间分数阶扩散方程,将一阶的时间导数用分数阶导数α(0<α<1)替换,给出了一种计算有效的隐式差分格式,并证明了这个隐式差分格式是无条件稳定和无条件收敛的,最后用数值例子说明差分格式是有效的.     

非线性Schr(o)dinger方程初边值问题的守恒数值格式

该文对非线性Schr(o)dinger方程提出了一种新的守恒差分格式,并证明了该格式的收敛性与稳定性,通过数值计算获得如下结论,提出的差分格式在取适当的参数后,精度上好于文[7]中的格式.