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.     

Banach空间中的时滞积分微分方程数值方法及其牛顿迭代解的存在唯一性

该文分析了扩展的一般线性方法关于Banach空间中一类时滞积分微分方程数值解的可解性,给出了其方法的解的存在唯一性判据,并探讨了其Newton迭代解的性态.所获结果可应用于扩展的Runge-Kutta方法和扩展的线性多步方法等.     

空间中的时滞积分微分方程数值方法及其牛顿迭代解的存在唯一性

该文分析了扩展的一般线性方法关于Banach 空间中一类时滞积分微分方程数值解的可解性, 给出了其方法的解的存在唯一性判据, 并探讨了其Newton迭代解的性态. 所获结果可应用于扩展的Runge-Kutta方法和扩展的线性多步方法等.     

固体弹性三维问题统一解

依据三维弹性力学问题的Kelvin解,用三维虚边界元法来建立积分方程,从而使三维实体和各类板、壳等问题的求解思想得到统一.对各类三维问题采用统一的思想建立数学模型,更有利于程序模块化,增强了程序的通用性.另外,建立积分方程时直接引用Kelvin解,而未引入任何其它假设,使该方法的解更偏于实际,且使应用范围拓宽.再者,与边界元直接法相比,该方法的优点在于无需处理奇异积分,且系数阵是对称的.最后给出部分算例,以证明方法的有效性和计算精度.     

构造方程求解一类三角问题

有些三角问题，根据题设条件，利用三角公式挖掘数量关系，构造代数方程来处理，使问题获解．往往是解决这类问题的一个有效方法． 例1 求函数y=sinxcosx＋sins＋cosx的最大值．     

板弯曲问题的具两组高阶基本解序列的MRM方法

讨论了双参数地基上薄板弯曲问题.利用两组高阶基本解序列,即调和及重调和基本解序列,采用多重替换方法(MRM方法),得到了板弯曲问题的MRM边界积分方程.证明了该方程与边值问题的常规边界积分方程是一致的.因此由常规边界积分方程的误差估计即可得到板弯曲问题MRM方法的收敛性分析.此外该方法还可推广到具多组高阶基本解序列的情形.     

关于具有不连续边界条件的椭圆型方程的一些注记

§1.引言在本文中,作者用“斯蒂阶型积分方程”方法把[1]中处理椭圆型方程的狄利克雷问题与牛孟问题的弗雷特霍姆积分方程法推广到具有不连续边界条件的情形,研究了“广义狄利克雷问题”与“广义牛孟问题”,即求m维空间的有界区域Ω上方程(1)的正规解u(p),并在Ω的边界     

改进的无奇异局部边界积分方程方法

在局部边界积分方程方法中,当源节点位于分析域的整体边界上时,局部边界积分将出现奇异积分问题,这些奇异积分需要做特别的处理．为此,提出了对域内节点采用局部积分方程,而对边界节点直接采用移动最小二乘近似函数引入边界条件来解决奇异积分问题,这同时也解决了对积分边界进行插值引入近似误差的问题．作为应用和数值实验,对Laplace方程和Helmholtz方程问题进行了分析,取得了很好的数值结果．进而,在Helmholtz方程求解中,采用了含波解信息的修正基函数来代替单项式基函数进行近似．数值结果显示,这样处理是简单高效的,在高波数声传播问题的求解中非常具有前景．     

利用二分法思想巧解零点存在性问题

二分法可用于求方程的近似解，在处理一类函数零点存在性问题时，利用二分法也可使问题快速获解，达到事半功倍的效果．     

位于两不同正交各向异性半平面间张开型界面裂纹的性能分析

利用Schmidt方法分析了位于正交各向异性材料中的张开型界面裂纹问题．经富立叶变换使问题的求解转换为求解两对对偶积分方程,其中对偶积分方程的变量为裂纹面张开位移．最终获得了应力强度因子的数值解．与以前有关界面裂纹问题的解相比,没遇到数学上难以处理的应力振荡奇异性,裂纹尖端应力场的奇异性与均匀材料中裂纹尖端应力场的奇异性相同．同时当上下半平面材料相同时,可以得到其精确解．     

复Schrödinger场和实Klein-Gordon场相互作用下一类方程组某些定解问题的整体解

本文证明了复Schrödinger场和实Klein-Gordon场相互作用下一类方程组的柯西问题、初边值问题以及周期初值问题整体解的存在、唯一性。文中得到的主要结果是:对于一维问题,只要初始条件适当光滑,就可得到它的古典整体解;对于二维问题,当初始函数的L₂模适当小和方程的非齐次项满足一定增长条件时,则存在大范围的整体解。本文基于先验积分估计方法,并分别用压缩映照原理和Galerkin近似解方法获得柯西问题和初边值问题的局部解。     

Stokes问题Q_2-P_1混合元外推方法

考虑Stokes问题的有限元解与精确解插值的Q2-P1混合元的渐近误差展开和分裂外推.首先利用积分恒等式技巧确定了微分方程精确解与有限元插值之间积分式的主项,其次再借助插值后处理和分裂外推技术,得到了比通常的误差估计提高两阶的收敛速度.     

修正偏差原理下快速求解初始数据均有扰动的第一类Fredholm积分方程

<正>1引言第一类Fredholm型积分方程的求解有广泛的应用背景.如图象处理、信号处理、地球物理、遥感技术、模式识别等众多科学技术领域中均会遇到第一类Fredholm型积分方程的求解问题.但是第一类Fredholm积分方程的求解是一个典型的病态问题.数值计算对舍入误差非常敏感,数值结果不连续依赖于初始数据,要得到稳定的数值解要采用正则化方法.对于如何快速进行数值计算,研究结果有一些~([1-5]),但还有许多问题可以研究,比如对于积分核有扰动的情形,研究的成果很少~([6,8]).本文将文献[1]的算法推广到初始数     

多复变中一个带Haseman位移及共轭值的非线性边值问题

研究多复变中一个带Haseman位移及共轭值的非线性边值问题.利用积分方程方法和Schauder不动点原理给出问题解的存在性和积分表示,并用压缩映象原理证明了线性问题解的唯一性.     

直角坐标系下黏弹性层状地基动力响应分析

基于直角坐标系下黏弹性力学的基本控制方程,运用Fourier-Laplace积分变换、解耦变换、微分方程组理论和矩阵理论,推导轴对称动荷载及非轴对称动荷载作用时黏弹性地基三维空间问题积分变换域内的解析单元刚度矩阵;根据边界条件和层间连续条件集成总刚度矩阵;求解含有总刚度矩阵方程的代数方程,得到积分变换域内相应问题的解;利用Fourier-Laplace积分逆变换得到真实物理域内的解.编制相应程序计算黏弹性层状地基动力响应与已有解答进行对比,验证了提出方法的正确性.     

多复变解析函数的一个非线性边值问题

该文讨论多复变解析函数的一个非线性边值问题；利用积分方程方法和Schauder不动点定理证明了问题解的存在性和积分表示式以及线性情况下解的唯一性.     

逆向思考 升幂求解

降维、降幂是解数学问题的常规思路，它可将复杂问题转化为简单问题，将不熟悉的问题转化为熟悉问题处理．而有些问题则可以通过升维、升幂将原来问题置于新的环境中，在新的视角下，用新的方法简单获解．下面例子就是将两条相交直线升幂，用二次曲线求中点、求弦长的办法来解决问题的．     

超双曲型方程特征问题的一个注记

<正> 超双曲型方程定解问题的提法,长期为人们所关注.1948年,讨论了四变元齐次超双曲型方程的特征问题.1961年,推广到2n 个变元.前者得到 Fourier 展开形式解,后者利用积分几何的结果得到积分表达式解.     

融合空间扩散与等级结构的种群系统的最优收获控制

分析一类基于个体等级差异和空间扩散的种群模型的最优收获控制问题,系统演化模型由二阶偏微分积分方程表征.运用Aubin引理和极值化序列方法建立了最优解的存在性,借助法锥理论和共轭系统技巧给出了最优控制器的特征刻画.所获成果为实际应用奠定基础.     

Banach空间中一类二元算子方程的可解性及应用

在新的初始条件下,利用锥理论和半序方法,研究了Banach空间中二元算子方程A(x,y)=Lx的迭代求解问题.在对算子A和L的连续性和紧性不做任何假定的情况下,证明了其解的存在性和唯一性.还证明了本文所构建的迭代序列收敛于该解,估计了其收敛速度.最后将所获结果用于讨论一类微分-积分方程解的存在性问题.