Hamilton体系辛半解析法及在非均匀电磁波导中的应用

力学中的Hamilton体系需用对偶变量来描述,而电磁场正好有电场和磁场这一对对偶变量．尝试将力学中的Hamilton体系理论应用于电磁波导的分析,以横向电场和磁场作为对偶变量,将电磁波导的基本方程导向辛几何的形式．基于Hamilton变分原理, 导出横向离散的半解析系统方程, 保持体系的辛结构．以非均匀波导为例, 求解了方程的辛本征值问题, 计算结果与解析解相当吻合．     

平面线性Hamilton系统的三次扰动

本文我们考虑与Kukles系统相关的弱问题,即讨论如下形式的平面线性Hamilton系统的三次扰动系统: ’ <;三二z+￡Q(z,可). (·)s这里￡为小参数,其中 Q(x,y)=al茁+a2y+a3。。+a4xy+a5y。+a6x。+a7x。Y+asxy。+a9y。.未扰系统(1)0有一族闭轨Ⅶ:H(x,Y)=z。+Y。=h,0相似文献   

单位圆内极值拟共形映射的Hamilton序列 *

通过研究Strebel引进的关于二次微分的高度所决定的映射 ,建立了单位圆上拟对称函数的最大模序列和极值拟共形映射的Hamilton序列的联系 ,从而证明了一个Hamilton序列只被一个拟对称函数所决定 .     

Reissner板弯曲的辛求解体系

基于Reissner板弯曲问题的Hellinger-Reissner变分原理,通过引入对偶变量,导出Reissner板弯曲的Hamilton对偶方程组．从而将该问题导入到哈密顿体系,实现从欧几里德空间向辛几何空间,拉格朗日体系向哈密顿体系的过渡．于是在由原变量及其对偶变量组成的辛几何空间内,许多有效的数学物理方法如分离变量法和本征函数向量展开法等均可直接应用于Reissner板弯曲问题的求解．这里详细求解出Hamilton算子矩阵零本征值的所有本征解及其约当型本征解,给出其具体的物理意义．形成了零本征值本征向量之间的共轭辛正交关系．可以看到,这些零本征值的本征解是Saint-Venant问题所有的基本解,这些解可以张成一个完备的零本征值辛子空间．而非零本征值的本征解是圣维南原理所覆盖的部分．新方法突破了传统半逆解法的限制,有广阔的应用前景．     

基于再保险和投资的随机微分博弈

本文研究了具有再保险和投资的随机微分博弈.应用线性-二次控制的理论,在指数效用和幂效用下,求得了最优再保险策略、最优投资策略、最优市场策略和值函数的显示解,推广了文[8]的结果.通过本文的研究,当市场出现最坏的情况时,可以指导保险公司选择恰当的再保险和投资策略使自身所获得的财富最大化.     

微分代数问题的一类数值算法

其中y和f的维数为l,u和g的维数为m.假定函数f和g具有如下要求的连续导数且矩阵g_y(y)f_u(t,y,u)具有有界逆矩阵,即存在M>0,使‖(g_y(y)f_u(t,y,u))~(-1)‖≤M.     

Hamilton系统下基于相位误差的精细辛算法

Hamilton系统是一类重要的动力系统，辛算法（如生成函数法、SRK法、SPRK法、多步法等）是针对Hamilton系统所设计的具有保持相空间辛结构不变或保Hamilton函数不变的算法.但是，时域上，同阶的辛算法与Runge-Kutta法具有相同的数值精度，即辛算法在计算过程中也存在相位误差，导致时域上解的数值精度不高.经过长时间计算后，计算结果在时域上也会变得“面目全非”.为了提高辛算法在时域上解的精度，将精细算法引入到辛差分格式中，提出了基于相位误差的精细辛算法（HPD-symplectic method），这种算法满足辛格式的要求，因此在离散过程中具有保Hamilton系统辛结构的优良特性.同时，由于精细化时间步长，极大地减小了辛算法的相位误差，大幅度提高了时域上解的数值精度，几乎可以达到计算机的精度，误差为O（10-13）.对于高低混频系统和刚性系统，常规的辛算法很难在较大的步长下同时实现对高低频精确仿真，精细辛算法通过精细计算时间步长，在大步长情况下，没有额外增加计算量，实现了高低混频的精确仿真.数值结果验证了此方法的有效性和可靠性.     

复合材料力学的Hamilton体系和辛几何方法(Ⅰ)——一般原理*

首次把用于动态体系的Hamilton系统引入到静力学中,建立了与原控制方程相对应的Hami-lton方程,可以对全状态向量分离变量,求出解析解和半解析解,特别适合于求解矩形域平面问题和柱形域空间问题.本文建立了一种求解偏微分方程的新方法,并对复合材料力学中的层合板的弯曲和平面应力问题的求解做了详细说明.     

全纯二次微分的一些注记

记Q(X)为双曲黎曼曲面X上所有具有有限L^1-模的全纯二次微分所组成的Banach空间．本文讨论由V(φ)=|φ|/φ所定义的映射V：Q(x)→Q*(X)及其逆映射V^-1的连续性，并得到一些关于Teichmiiller空间几何的Lakic-型结果.     

微分算子的对称扩张及Friedrichs扩张的辛几何刻画

本文在加权Hilbert空间L2(I,r(x))(I=(a,6),-∞≤a 0)中,利用辛几何,刻画了n阶对称微分算式的最小算子的对称扩张(含自伴扩张)及 Friedrichs扩张,分别获得了其扩张为对称扩张、Friedrichs扩张的充分必要条件．     

传递辛矩阵群收敛于辛Lie群

通过作用量变分原理,给出了Hamilton正则方程离散积分的传递辛矩阵表示,利用Hamilton正则方程给出了其对应的Lie代数．说明了当时间区段长度趋近于0时,离散系统积分的传递辛矩阵群收敛于连续时间Hamilton系统微分方程分析积分得到的辛Lie群．     

平面电磁弹性固体的辛对偶体系

从电磁弹性固体广义变分原理出发,将平面电磁弹性固体问题导入Hamilton体系．于是在由原变量——位移、电势和磁势以及它们的对偶变量——纵向应力、电位移和磁感应强度组成的辛几何空间,形成有效的分离变量及辛本征函数向量展开解法．求解出辛本征问题中特殊的零本征值所有本征解及其Jordan型本征解,并给出其具体的物理意义．最后求出在矩形域的两侧作用均布载荷、常电位移和常磁感应强度时的非齐次特解．     

二维线性哈密尔顿系统的有限元法及辛格式

利用连续有限元法得到了二维线性哈密尔顿系统一次元和二次元的计算格式，并证明了它们都是辛格式．系统的内在特征在离散后能保持．本的数值例子也证实了这些结论．     

基于辛对偶体系的层合板自由边缘效应的分析解

在原变量——位移和其对偶变量——应力组成的辛几何空间,建立了Pipes-Pagano模型的复合材料层合板问题的辛对偶求解体系．与传统的单类变量不同,辛对偶变量有利于同时描述层间位移连续性条件和应力平衡条件．进入辛对偶体系以后,就可以应用辛对偶体系的统一解析求解方法,如分离变量和辛本征展开的方法对层合板问题进行解析分析和求解．对层合板自由边缘效应的分析求解,验证了辛对偶体系的方法对层合板问题的分析求解是十分有效的．     

关于“微分方程数值解”课研究型教学模式的探讨

从研究生教学的角度出发,阐述了微分方程数值解的课程特点,从教材、教学内容、教学手段、作业及考核方式等多个方面进行介绍,将研究型教学模式融入到这门课的教学中,激发了学生的学习兴趣,培养了学生的创新思想。     

辛体系下倾斜碳纳米管阵列波导研究

基于平行碳纳米管阵列的等效介质模型,将碳纳米管阵列的平行波导问题导入到Hamilton体系.首先,应用等效介质理论,得到了倾斜碳纳米管阵列的介电特性;随后,假设波导两侧边界条件为理想导电边界条件,通过在辛几何理论框架下的研究,得到了倾斜碳纳米管介质中波导传播的色散关系.数值模拟表明:对碳纳米管阵列来说,存在一个窄的频段,电磁波基模无法传播;然而在频段外,电磁波基模传播具有极低的损耗.通过优化设计,可找到最佳倾斜角,使得全频段内的传播特性得到极大的增强.对碳纳米管阵列波导的相关研究可为太赫兹频段内的波传导器件的设计提供理论参考.     

辛矩阵和四阶微分算子自共轭边界条件的基本型

给出了辛矩阵的定义,讨论了它的性质,并通过使用辛矩阵的方法研究四阶自共轭的边界条件,得到了四阶自共轭边界条件的基本型,从而使得其它各种自共轭的边界条件都可以通过基本型的辛变换得到.