Spline函数的理论及其应用(三)

所以§2.2,§ 2.3所讨论的(Ⅱ)型插值就是用自然 spline 函数来作为插值函数,因此(Ⅱ)型插值也就叫作自然 Spline 插值.显然,给定了在节点处的函数值后,自然 Spline 函数是唯一确定的.在数值分析中经常采用自然 spline 函数来作为插值函数是基于它的所谓“最优逼近”性质.下面就来讨论这个问题.     

Spline函数的理论及其应用(二)

Spline函数的理论和应用是从三次Spline函数开始发展起来的.在实际应用中,往往需要按照一定的插值条件来具体求出Spline函数的表达式,由§2.1知,为此就要解一个线性方程组.但是当它的次数较高时,计算很复杂.三次Spline函数,由于它的计算最简单,能保证一定的光滑性(它的二阶导数连续),以及它的很好的收敛性,所以在实际     

函数的分段有理二次B样条插值

0引言科学和工程计算中,函数的近似表示一直是一个重要课题.近似方法一般可归结为插值、逼近和拟合三种基本类型,经历长期发展,函数逼近方法[1-3]十分丰富.诸如Taylor     

求解非线性互补问题一个新的Jacobian光滑化方法

本文构造了非线性互补问题一个新的光滑逼近函数,分析了该函数的一些基本性质.利用这一新的光滑逼近函数建立了求解非线性互补问题的一个Jacobi光滑化方法,并证明了在适当的条件下这一算法是全局及局部超线性收敛的.数值结果表明该方法是有效的.     

Multiquadric拟插值对高阶导数逼近的稳定性分析 谨以此文致《中国科学》创刊六十周年

基于样本数据来数值模拟函数的高阶导数是数值逼近中遇到的一类重要而且基本的问题,差商方法是数值微分的传统方法.但是在实际问题的求解中,它表现出强烈的不稳定性.在实际应用中,由于差商计算的不稳定性,它仅能用来模拟函数的低阶导数.为了更好地模拟函数的高阶导数,本文利用multiquadric拟插值提出了一种新的方法.并将multiquadric拟插值方法模拟函数导数的稳定性与传统差商方法所得结果进行了对比.数值例子很好地验证了本文的理论.从理论论证和数值例子比较来看,multiquadric拟插值方法比差商方法更为稳定.这个性质也表明,基于散乱甚至有干扰的数据,在逼近函数的高阶导数时,multiquadric拟插值方法是一个有效的工具.     

Multiquadric 拟插值对高阶导数逼近的稳定性分析

基于样本数据来数值模拟函数的高阶导数是数值逼近中遇到的一类重要而且基本的问题, 差商方法是数值微分的传统方法. 但是在实际问题的求解中, 它表现出强烈的不稳定性. 在实际应用中, 由于差商计算的不稳定性, 它仅能用来模拟函数的低阶导数. 为了更好地模拟函数的高阶导数, 本文利用multiquadric 拟插值提出了一种新的方法. 并将multiquadric 拟插值方法模拟函数导数的稳定性与传统差商方法所得结果进行了对比. 数值例子很好地验证了本文的理论. 从理论论证和数值例子比较来看, multiquadric 拟插值方法比差商方法更为稳定. 这个性质也表明, 基于散乱甚至有干扰的数据, 在逼近函数的高阶导数时, multiquadric 拟插值方法是一个有效的工具.     

B 样条函数(三)

近年来,I.J.Schoenberg,S.Karlin,C.deBoor,L.L.Schumaker,C.Michelli,G.G.Lorentz 等人深入地讨论了样条函数(包括多项式样条,Monospline 与 Tchebycheff等样条)的代数性质.例如,关于 Spline 函数的代数学定理、样条函数的 Budan-Fourier 定理等内容.这些内容在样条函数理论中是基本的,起着重要作用.它关系到样条函数插     

弱有限元方法在线弹性问题中的应用

本文考虑弱有限元（简称WG）方法在线弹性问题中的应用.WG方法是传统有限元方法的推广,用于偏微分方程的数值求解.和传统有限元一样,它的基本思想源于变分原理.WG方法的特点是使用在剖分单元内部和剖分单元边界上分别有定义的分片多项式函数（即弱函数）作为近似函数来逼近真解,并针对弱函数定义相应的弱微分算子代入数值格式进行计算.除此之外,WG方法允许在数值格式中引进稳定子以实现近似函数的弱连续性.WG方法具有允许使用任意多边形或多面体剖分,数值格式与逼近函数构造简单,易于满足相应的稳定性条件等优点.本文考虑WG方法在求解线弹性问题中的应用.围绕线弹性问题数值求解中常见的三个问题,即：数值格式的强制性,闭锁性,应力张量的对称性介绍WG方法在线弹性问题求解中的应用.     

复变量移动最小二乘近似在Sobolev空间中的误差估计

复变量移动最小二乘近似是形成无网格法形函数的重要方法,为了研究相应的无网格方法的误差估计,需要先分析复变量移动最小二乘近似的逼近误差.首先介绍了复变量移动最小二乘近似,接着在权函数满足一定假设的条件下,详细讨论了复变量移动最小二乘近似逼近函数在Sobolev空间中的误差估计,给出了逼近函数在Hk范数下的误差界,分析结果表明逼近函数的误差随着节点间距的减小而降低.最后给出了一个数值算例来验证理论分析的正确性.     

Spline函数的理论及其应用(四)

我们在§2.1中已经推得,一般的 2m-1次 Spline 函数有下面的表示式:s(x)=sum from i=0 to 2m-1(0/i)a_ix~i sum from i=1 to n-1(1/i)b_i((x-x_1)_ ~(2-1),(6.1)但是,如果用它来具体构造 SPline 扦值函数,则当 n 和 m 较大时,它的计算是不稳定的(例如当 n≥30,m≥3).因此,得到一种对节点数目较多且是高次的 Spline 扦值函数的稳定的计算方法,当然是十分必要的.本节将介绍自然 Spline 扦值函数的一种构造法.     

Taylor公式逼近精度的研究

Taylor公式在数值计算中占有很重要的地位;它的余项反映了多项式Qn(x)逼近函数f(x)的程度.在数值计算中,逼近精度的提高,往往要提高其误差的阶,因此本文对Taylor公式的阶进行了提高,并给出了其误差的表达式.     

泊松方程第一类边值问题四阶紧差分格式数值实现

<正>1引言泊松方程作为静电学、机械工程和理论物理中的一个重要偏微分方程,其高阶数值求解方法对理论和实际都很有帮助.在本文中将重点关注有限差分法在泊松方程求解上的应用.这里的有限差分法有别于传统意义上的有限差分格式,我们将采用紧差分格式离散泊松方程,并讨论它的数值求解方法.在数值计算上,如果想要近似逼近函数在某点的导函数值.传统的有限差分法是利用在这点周围的已知函数值的线性组合来近似所要的导函数值.紧差分格式的构造思想也是利用节点的函数值来逼近导函数值,它与传统的差分格式的构造有一相同点:都采用待     

关于有理和Spline函数的一个注记

关于有理Spline函数在文章[1]中证明了下述定理:R_(r,l)~((k))中的任意有理Spline函数均可表示为     

无界区域问题的谱和拟谱方法 献给林群教授80华诞

本文综述无界区域问题和外部问题谱及拟谱方法的研究成果和最新发展趋势.第一类数值方法基于应用Hermite多项式和函数及Laguerre多项式和函数的正交逼近和插值理论.第二类数值方法基于经过适当变量变换的Jacobi正交逼近和插值理论.第三类数值方法是上述正交逼近和插值方法与区域分解等其他方法的各种组合.本文还总结了Hermite、Laguerre和Jacobi无理正交逼近和插值理论的主要结果,它们是有关数值方法的理论基础.     

有限区间小波子空间上的采样定理及H~2(I)空间中函数的逼近表示

给出有限区间 [0 ,L ]小波子空间上的 Shannon型采样定理 .它是应用再生核空间理论和Riesz基的对偶性质得到的 .另外 ,根据得到的采样定理 ,讨论了 Sobolev空间 H20 ( I)和 H2 ( I)中的函数、一阶导函数及二阶导函数的逼近表示 .最后给出相应的数值算例     

累积两点信息的有理逼近RALND的改进

文献[1l提出了分子分母皆为线性函数的多元有理逼近(Rational Approximation with Linear Numerator and Denominator,RALND),满意地求了非线性方程组的解和数学规划最优解,为了克服RALND的不足,使之更好地发挥作用,本文试图改进该逼近:(1)提出了更合理地筛选有理逼近解的方法;(2)证明了该逼近的单调性;(3)对于原函数在当前点与前次迭代点连线方向上方向导数符号相反的情况,分别提出了迭代求有理逼近和构造在当前点与估算点连线方向上相应的方向导数符号相同的近似有理逼近的方法;(4)提出了一个非单调的有理逼近函数;(5)通过数值计算验证了本文提出的有理逼近是有效和可行的.     

含退化边三角剖分下二元三次C~1样条空间的维数

<正>1二元三次一阶光滑样条函数二元样条函数空间在数值逼近、曲面拟合、有限元方法(FEM)、散乱数据插值、多元数值积分、微分和积分方程数值解、计算机辅助几何设计(CAGD)、计算机图形学、信号过程和数学模型等领域有着广泛的应用.而空间S_3~1(Δ)除了二元三次样条函数具有的计     

数据缺损矩阵低秩分解的正则化方法

数据缺损下矩阵低秩逼近问题出现在许多数据处理分析与应用领域. 由于极高的元素缺损率,数据缺损下的矩阵低秩逼近呈现很大的不适定性, 因而寻求有效的数值算法是一个具有挑战性的课题. 本文系统完整地综述了作者近期在这方面的一些研究进展, 给出了基本模型问题的不适定性理论分析, 提出了两种新颖的正则化方法: 元素约束正则化和引导正则化, 分别适用于中等程度的数据缺损和高度元素缺损的矩阵低秩逼近. 本文同时也介绍了相应快速有效的数值算法. 在一些实际的大规模数值例子中, 这些新的正则化算法均表现出比现有其他方法都好的数值特性.     

小波树逼近及其应用

利用“构造性贪婪算法(CGS)”构造目标函数的小波树逼近. 首先定义了一个函数类, 对此函数类中的每个函数, 由CGS生成的分片多项式逼近都具有给定的收敛阶. 其次通过研究所定义函数类的嵌入性质讨论了该函数类和其他已知函数空间的关系. 在小波树逼近领域, 给出了使小波树逼近达到最优收敛阶的一个充分条件. 最后证明, 如果树结构是用CGS生成的, 则相应的小波树逼近具有最优收敛阶.     

结构动力响应中急动度的计算

急动度(jerk)在工程实践中具有重要的意义.将径向基函数逼近与配点法相结合,发展了一种能够有效求解动力响应的数值算法.该方法使用径向基函数插值来逼近真实的运动规律,能够用于急动度和急动度(三阶)方程的计算,弥补了传统的数值方法无法计算急动度的不足.并针对微分方程的特点,提出了改进的多变量联合插值函数,同时添加与微分方程同阶的初值条件,可显著减小数值震荡.算例表明,该方法具有计算过程简单、精度高的特点,同时对急动度方程也有很好的适用性.