Yêu cầu tham khảo: Phân tích nghiêm ngặt các thuật toán cho PDE và ODE


9

Tôi quan tâm đến các đề xuất cho các tài liệu tham khảo về chủ đề PDE và ODE số, đặc biệt, một phân tích nghiêm ngặt về các phương pháp như vậy theo cách viết cho các nhà toán học chuyên nghiệp. Nó không phải cực kỳ toàn diện theo nghĩa liệt kê hàng trăm hoặc hàng ngàn phương pháp khác nhau, nhưng tôi sẽ quan tâm đến một cái gì đó ít nhất bao gồm hầu hết các khái niệm chính hướng dẫn các kỹ thuật hiện đại.

Tôi nghĩ rằng sẽ là đúng đắn khi vẽ các phép so sánh với sách giáo khoa về đại số tuyến tính số, về điều mà tôi quen thuộc hơn. Tôi đang tìm kiếm một cái gì đó là lỗi ổn định và cắt ngắn trong các phương trình vi phân số như Độ chính xác và Tính ổn định của Thuật toán số là để ổn định và sai số vòng trong đại số tuyến tính số, và điều gì đó thảo luận về các kỹ thuật hiện đại trong ODE và PDE theo cách mà Golub và tính toán ma trận của Van Loan thảo luận về hầu hết các loại kỹ thuật chính cho đại số tuyến tính.

Tôi thực sự biết rất ít về ODE và PDE số. Tôi đã đọc qua một số loại ghi chú trực tuyến và tôi có cuốn sách Phương pháp khác biệt hữu hạn cho phương trình vi phân thông thường và một phần của Randall LeVeque, đây là một cuốn sách rõ ràng nhưng không đủ sâu cho mục đích của tôi. Như một ví dụ cụ thể hơn về mức độ mà tôi đang tìm kiếm, tôi hy vọng rằng bất kỳ phần nào về phương trình elip và parabol đều cho rằng người đọc hoàn toàn quen thuộc với lý thuyết về không gian Sobolev và các nhúng của chúng, và các giải pháp yếu cho PDE, và sử dụng kết quả từ lý thuyết đó khá tự do trong việc đưa ra các ước tính lỗi cho các phần tử hữu hạn, v.v.


4
Một cảnh báo: đối với các hệ thống PDE phi tuyến, không có phương pháp tiên tiến nào trong sử dụng thực tế có thể hội tụ được (điển hình là chúng tôi thậm chí không có công cụ để chứng minh sự ổn định của các vấn đề). Vì vậy, bạn phải lựa chọn giữa việc chứng minh mọi thứ cho các vấn đề / phương pháp đồ chơi hoặc tìm hiểu về các vấn đề / phương pháp thực tế có ý nghĩa.
David Ketcheson

@DavidKetcheson, vâng, thật đáng tiếc. Lợi ích chung của tôi nằm ở việc cố gắng phát triển lý thuyết cho các phương pháp tính toán, tuy nhiên có thể là sự kết hợp.
Christopher A. Wong

Câu trả lời:


9

Bạn sẽ không tìm thấy một tài liệu tham khảo có hệ thống bao gồm việc phân tích tất cả các phương pháp quan trọng cho PDE. Lĩnh vực kỹ thuật phân biệt đối với PDE ít nhất là một trật tự lớn hơn bất kỳ chủ đề nào bạn đã đề cập ở trên. Đối với bất kỳ phương pháp nào liên quan đến các giải pháp ngầm, nghiên cứu sự rời rạc mà không xem xét các phương pháp giải pháp (ví dụ: các phương pháp đa biến liên quan) là một cách cố gắng và thực sự để vẽ mình vào góc "vô vọng phi thực tế".

Có lẽ bạn đã quen thuộc với Brenner và Scott, Lý thuyết toán học về phương pháp phần tử hữu hạn . Nó là một văn bản cấp độ sau đại học, và mặc dù nó có phần của vấn đề giới thiệu, bạn có thể nhanh chóng nhận được kết quả quan trọng.

Đối với phân tích lỗi posteriori trong FEM, một nguồn tốt là tài liệu đánh giá, Ainsworth và Oden, Ước tính lỗi posteriori trong phân tích phần tử hữu hạn , 1997 .

Đối với các phương pháp thể tích hữu hạn, bạn có thể thích phương pháp Morton và Sonar giấy Acta Numerica , phương pháp thể tích hữu hạn cho các định luật bảo tồn hyperbol , 2007 . Khi các bài báo Acta Numerica đi, điều này không được trích dẫn nhiều. Tôi nghi ngờ đó là một phần vì cuốn sách của LeVeque rất hay và bởi vì hầu hết các học viên chưa sử dụng cuốn sách của ông đều quen thuộc với nhiều nguồn gốc. Mặc dù tôi không quen thuộc với nó, nhưng bạn cũng có thể xem Bouchut, Tính ổn định phi tuyến của các phương pháp khối lượng hữu hạn cho các luật bảo tồn Hyperbolic .


6

Tôi thứ hai quan điểm của Jed về tầm quan trọng của việc xem xét người giải quyết cùng lúc với sự phân biệt đối xử. Đây là điều mà các nhà toán học "thuần túy" hơn đôi khi không làm được, gây nhiều bất lợi cho họ, vì họ đang giải quyết vấn đề sai . Những thứ như cấu trúc khối, mô hình thưa thớt và khả năng xây dựng các điều kiện tiên quyết có xu hướng quan trọng hơn nhiều so với những thứ đơn giản như số bậc tự do / kích thước mắt lưới.

Brezzi & Fortin - "Phương pháp phần tử hữu hạn hỗn hợp và hỗn hợp" bao gồm vật liệu bổ sung cho Brenner và Scott. Mặc dù nó không được in ra và mọi người thực sự treo lên các bản sao của họ, vì vậy nếu bạn không muốn trả vài trăm đô la thì có lẽ bạn phải mượn nó từ thư viện của mình.

Một loạt các bài báo của Rannacher và cộng sự vào đầu những năm 2000 như "Cách tiếp cận kiểm soát tối ưu đối với ước tính lỗi Posteriori trong các phương pháp phần tử hữu hạn" cung cấp sự hiểu biết sâu rộng và có thể áp dụng rộng rãi hơn về ước tính lỗi của posteriori so với những gì được giải thích trong Ainsworth và Oden cuốn sách (theo ý kiến ​​của tôi).

Các không gian Sobolev không phải là không gian chức năng tất cả cho PDE, mặc dù bạn có thể có ấn tượng khi đọc những cuốn sách tốt nghiệp giới thiệu như Evans. Các không gian Besov chung chung và khá đẹp, và buộc bạn phải suy nghĩ về cách thức và lý do tại sao các không gian chức năng nhất định được xây dựng bằng cách kiểm soát các khối xây dựng cơ bản để cung cấp các ràng buộc về dao động, tích hợp và cấu trúc đa tầng. Một bài viết "triết học" hay về chủ đề không gian chức năng nói chung là bài viết của Terry Tao ở đây . Cuốn sách của Triebel (chủ yếu là về không gian Besov), "Lý thuyết về không gian chức năng II" , thật tuyệt! Có một mối liên hệ sâu sắc giữa không gian Besov và sóng con, vì vậy bài viết rất dễ đọc của DeVore về sóng con rất hữu ích.


Trên thực tế, Springer gần đây đã làm cho cuốn sách Brezzi & Fortin có sẵn một lần nữa (như in theo yêu cầu). Tuy nhiên, bạn có thể muốn giữ lại, vì rõ ràng có một phiên bản cập nhật sắp ra mắt vào tháng Năm.
Christian Clason

4

Ngoài các đề xuất tuyệt vời của Jed (cá nhân tôi có thể bảo đảm cho Brenner + Scott là một cuốn sách yếu tố hữu hạn giới thiệu tuyệt vời), một cuốn sách tuyệt vời cho giải pháp số của ODE là Butcher:

http://books.google.com.vn/books/about/Numerical_Methods_for_Ordinary_Different.html?id=opd2NkBmMxsC

Đó là kinh thánh của tôi trong một thời gian, cho đến khi thư viện trường đại học của tôi đã nhớ lại.

Ngoài ra, bạn có thể thấy Ern + Guermond là một cuốn sách có giá trị, nếu bạn đã cảm thấy thoải mái với toán học tinh tế

http://books.google.com.vn/books/about/Theory_and_Practice_of_Finite_Elements.html?id=CCjm79FbJbcC

Sau khi đọc một vài bài báo của Ern + Guermond, tôi có thể nói rằng họ chắc chắn nghiêng về chủ nghĩa hình thức nặng nề. Các chương có ít nhiều bản modulo chứa một số ký hiệu mà bạn có thể phải lật lại để có được định nghĩa.


Cảm ơn lời đề nghị của bạn. Cuốn sách của Ern & Guermond có loại hương vị tôi hướng tới, là một nhà toán học.
Christopher A. Wong

Trong trường hợp này, bạn cũng có thể quan tâm đến cuốn sách của DiPietro 'và Ern về các phương pháp Galerkin không liên tục .
Christian Clason

3

Đối với PDEs, một cuốn sách có hương vị phân tích chức năng tương tự như Ern và Guermond là D. Braess, Finite Elements , Cambridge University Press, 2007 . Là một cuốn sách giáo khoa chứ không phải là một chuyên khảo nghiên cứu, nó dễ tiếp cận hơn, mặc dù ít toàn diện hơn. Mặt khác, nó cũng thảo luận về các ứng dụng (chủ yếu là độ co giãn).

Về ODE, tôi tin rằng kinh thánh vẫn là tác phẩm ba tập của Hairer và Wanner ( Giải quyết ODEs I , Giải ODEs IITích hợp số hình học ).

Cuối cùng, đừng bỏ qua nhiều ghi chú bài giảng tuyệt vời có sẵn trên internet.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.