คำขออ้างอิง: การวิเคราะห์อย่างเข้มงวดของอัลกอริทึมสำหรับ PDE และ ODE


9

ฉันสนใจคำแนะนำสำหรับการอ้างอิงหนังสือเกี่ยวกับเรื่องของตัวเลข PDE และ ODE โดยเฉพาะอย่างยิ่งการวิเคราะห์อย่างเข้มงวดของวิธีการดังกล่าวในลักษณะที่เขียนขึ้นสำหรับนักคณิตศาสตร์มืออาชีพ ไม่จำเป็นต้องครอบคลุมอย่างยิ่งในแง่ของการระบุวิธีการที่แตกต่างกันหลายร้อยหรือหลายพัน แต่ฉันจะสนใจในสิ่งที่อย่างน้อยครอบคลุมแนวคิดที่สำคัญที่สุดที่เป็นแนวทางในเทคนิคที่ทันสมัย

ฉันคิดว่ามันเหมาะสมที่จะนำไปเปรียบเทียบกับตำราเรียนในพีชคณิตเชิงเส้นเชิงตัวเลขซึ่งฉันคุ้นเคยมากขึ้น ฉันกำลังมองหาบางสิ่งที่เกี่ยวข้องกับความเสถียรและการตัดทอนข้อผิดพลาดในสมการเชิงอนุพันธ์เชิงตัวเลขเนื่องจากความแม่นยำและความเสถียรของอัลกอริธึมของ Higham คือความมั่นคงและข้อผิดพลาดรอบในพีชคณิตเชิงเส้นเชิงตัวเลขและสิ่งที่กล่าวถึงเทคนิคสมัยใหม่ และการคำนวณเมทริกซ์ของ Van Loan กล่าวถึงเทคนิคหลัก ๆ ส่วนใหญ่สำหรับพีชคณิตเชิงเส้น

จริง ๆ แล้วฉันรู้น้อยมากเกี่ยวกับตัวเลข ODE และ PDE ฉันได้อ่านบันทึกทางออนไลน์หลายประเภทแล้วและฉันมีหนังสือวิธีการผลต่าง จำกัด สำหรับหนังสือทั่วไปและสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยโดย Randall LeVeque ซึ่งเป็นหนังสือที่ชัดเจน แต่ไม่เชิงลึกเพียงพอสำหรับจุดประสงค์ของฉัน เป็นตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมมากขึ้นของระดับที่ฉันกำลังมองหาฉันหวังว่าส่วนใด ๆ ในสมการรูปไข่และพาราโบลาถือว่าผู้อ่านมีความคุ้นเคยกับทฤษฎีของช่องว่าง Sobolev และงานแต่งงานของพวกเขาและวิธีแก้ปัญหาที่อ่อนแอสำหรับ PDE จากทฤษฎีนั้นค่อนข้างอิสระในการได้รับการประเมินข้อผิดพลาดสำหรับองค์ประกอบ จำกัด ฯลฯ


4
คำเตือน: สำหรับระบบที่ไม่เชิงเส้นของไฮเพอร์โบลิก PDEs ไม่มีวิธีการที่ล้ำสมัยในการใช้งานจริงเป็นการบรรจบกัน (เราไม่มีเครื่องมือในการพิสูจน์ปัญหาที่เป็นปัญหา) ดังนั้นคุณต้องเลือกระหว่างการพิสูจน์สิ่งต่าง ๆ สำหรับปัญหาของเล่น / วิธีการหรือเรียนรู้เกี่ยวกับปัญหา / วิธีการที่สำคัญ
David Ketcheson

@DavidKetcheson ใช่มันเป็นเรื่องโชคร้ายเล็กน้อย ความสนใจทั่วไปของฉันอยู่ที่การพยายามพัฒนาทฤษฎีสำหรับวิธีการคำนวณ แต่อาจเป็นเพ้อฝัน
Christopher A. Wong

คำตอบ:


9

คุณจะไม่พบการอ้างอิงเดียวที่ครอบคลุมการวิเคราะห์วิธีการสำคัญทั้งหมดสำหรับ PDE อย่างเป็นระบบ สาขาเทคนิคการแยกส่วนสำหรับ PDE เป็นอย่างน้อยลำดับของขนาดใหญ่กว่าหัวข้อที่คุณกล่าวถึงข้างต้นอย่างใดอย่างหนึ่ง สำหรับวิธีการใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาโดยปริยายการศึกษา discretizations โดยไม่ต้องคำนึงถึงวิธีการแก้ปัญหา (เช่นวิธี multigrid ที่เกี่ยวข้อง) เป็นวิธีที่พยายามและเป็นจริงในการวาดภาพตัวเองในมุม

สันนิษฐานว่าคุณมีความคุ้นเคยกับเบรนเนอร์และสกอตต์, คณิตศาสตร์ทฤษฎี จำกัด วิธีธาตุ เป็นข้อความระดับบัณฑิตศึกษาและแม้ว่าจะมีส่วนแบ่งในเรื่องของการแนะนำคุณสามารถรับผลลัพธ์ที่สำคัญได้อย่างรวดเร็ว

สำหรับposterioriวิเคราะห์ข้อผิดพลาดใน FEM เป็นแหล่งที่ดีคือกระดาษทบทวนAinsworth และ Oden, การประเมินข้อผิดพลาด posteriori ในการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด 1997

สำหรับวิธีการปริมาณ จำกัด ที่คุณอาจชอบกระดาษ Acta Numerica มอร์ตันและโซนาร์วิธีปริมาณ จำกัด สำหรับกฎหมายอนุรักษ์การผ่อนชำระ 2007 ในฐานะที่เป็นเอกสาร Acta Numerica ไปนี้ไม่ได้รับการอ้างถึงอย่างมาก ฉันสงสัยว่าส่วนหนึ่งเป็นเพราะหนังสือของ LeVeque นั้นดีมากและเนื่องจากผู้ปฏิบัติงานส่วนใหญ่ที่ไม่ได้ใช้หนังสือของเขาคุ้นเคยกับแหล่งข้อมูลต้นฉบับมากมาย ถึงแม้ว่าผมจะไม่คุ้นเคยกับมันแล้วคุณยังอาจมองBouchut, เชิงเสถียรภาพของ Finite วิธีการไดรฟ์สำหรับการผ่อนชำระอนุรักษ์กฎหมาย


6

ฉันพูดถึงจุดที่สองของเจดเกี่ยวกับความสำคัญของการพิจารณานักแก้ปัญหาในเวลาเดียวกันกับการแยกส่วน นี่คือสิ่งที่ "บริสุทธิ์" นักคณิตศาสตร์บางครั้งไม่ได้ทำมากเพื่อความเสียหายของพวกเขาที่พวกเขาจะแก้ปัญหาที่ไม่ถูกต้อง สิ่งต่าง ๆ เช่นโครงสร้างบล็อกรูปแบบ sparsity และความสามารถในการสร้าง preconditioners มีความสำคัญมากกว่าสิ่งง่าย ๆ เช่นจำนวนองศาความอิสระ / ขนาดตาข่าย

Brezzi & Fortin - "วิธีผสมและองค์ประกอบไฟไนต์ไฮบริด"ครอบคลุมเนื้อหาที่สมบูรณ์ของ Brenner และ Scott มันไม่ได้พิมพ์ออกมาและผู้คนมักจะยึดติดกับสำเนาของพวกเขาดังนั้นหากคุณไม่ต้องการจ่ายเงินหลายร้อยดอลลาร์คุณอาจต้องยืมมันจากห้องสมุดของคุณ

ชุดเอกสารโดย Rannacher et al ในต้นปี 2000 เช่น"วิธีการควบคุมที่เหมาะสมที่สุดเพื่อการประเมินข้อผิดพลาด Posteriori ในวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์"ให้ความเข้าใจที่ลึกซึ้งและครอบคลุมมากขึ้นเกี่ยวกับการประมาณค่าข้อผิดพลาด posteriori กว่าสิ่งที่อธิบายไว้ใน Ainsworth และ Oden's หนังสือ (ในความคิดของฉัน)

ช่องว่างของ Sobolev ไม่ใช่ช่องว่างแบบ be-all-end-all สำหรับ PDE แต่คุณอาจได้รับความประทับใจในการอ่านหนังสือระดับบัณฑิตศึกษาเบื้องต้นเช่น Evans ช่องว่าง Besov นั้นกว้างกว่าและค่อนข้างดีและบังคับให้คุณคิดว่าจะทำอย่างไรและทำไมพื้นที่หน้าที่บางอย่างถูกสร้างขึ้นโดยการควบคุมการสร้างบล็อคพื้นฐานเพื่อให้ข้อ จำกัด เกี่ยวกับการแกว่ง ดี "ปรัชญา" บทความในเรื่องของช่องว่างที่ฟังก์ชั่นในวงกว้างคือการโพสต์เทอร์รี่เต่าที่นี่ หนังสือของ Triebel (ส่วนใหญ่เกี่ยวกับช่องว่าง Besov) "Theory of Function Spaces II"นั้นยอดเยี่ยมมาก! มีการเชื่อมต่ออย่างลึกซึ้งระหว่างช่องว่าง Besov และเวฟเล็ตดังนั้นบทความเกี่ยวกับการอ่านเวฟเล็ตของ DeVore จึงมีประโยชน์


ที่จริงสปริงเกอร์ได้ทำเมื่อเร็ว ๆ นี้ Brezzi & Fortin สำรองใช้ได้อีกครั้ง (ตามที่พิมพ์ตามความต้องการ) คุณอาจต้องการระงับเนื่องจากมีรุ่นที่ปรับปรุงแล้วออกมาในเดือนพฤษภาคม
Christian Clason

4

นอกเหนือจากคำแนะนำที่ยอดเยี่ยมของ Jed (โดยส่วนตัวแล้วฉันสามารถรับรอง Brenner + Scott เป็นหนังสือแนะนำองค์ประกอบ จำกัด อันยิ่งใหญ่ได้) หนังสือยอดเยี่ยมสำหรับการแก้ปัญหาเชิงตัวเลขของ ODEs คือ Butcher:

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

นั่นเป็นพระคัมภีร์ของฉันสักระยะหนึ่งจนกระทั่งห้องสมุดมหาวิทยาลัยของฉันจำได้

นอกจากนี้คุณอาจพบว่า Ern + Guermond เป็นหนังสือที่มีค่าหากคุณคุ้นเคยกับคณิตศาสตร์ที่ละเอียดอ่อนแล้ว

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

หลังจากอ่านบทความสองสามเรื่องจาก Ern + Guermond ฉันสามารถพูดได้ว่าพวกเขาเอนตัวไปสู่ระเบียบแบบแผน บทที่มีโมดูโลมากขึ้นหรือน้อยลงในตัวเองที่คุณอาจต้องพลิกไปรอบ ๆ เพื่อให้ได้คำจำกัดความของ


ขอบคุณสำหรับคำแนะนำของคุณ หนังสือของ Ern & Guermond มีรสชาติที่ฉันมุ่งเน้นเป็นนักคณิตศาสตร์
Christopher A. Wong

ในกรณีนี้คุณอาจจะสนใจใน DiPietro และเอิร์นของหนังสือเกี่ยวกับวิธีการ Galerkin ต่อเนื่อง
Christian Clason

3

สำหรับโคน, หนังสือที่มีรสชาติที่ทำงานวิเคราะห์ที่คล้ายกันเป็นเอิร์นและ Guermond เป็นD. Braess, Finite Elements , Cambridge University Press, 2007 การเป็นตำราเรียนแทนที่จะเป็นเอกสารการวิจัยจึงสามารถเข้าถึงได้ง่ายขึ้นแม้ว่าจะครอบคลุมน้อยกว่า ในทางกลับกันมันยังกล่าวถึงการใช้งาน (ส่วนใหญ่อยู่ในความยืดหยุ่น)

เกี่ยวกับ ODEs ฉันเชื่อว่าพระคัมภีร์ยังคงเป็นงานสามระดับโดย Hairer และ Wanner (การแก้ ODEs I , การแก้ ODEs IIและการรวมตัวเลขเชิงเรขาคณิต )

สุดท้ายอย่ามองข้ามบันทึกการบรรยายที่ยอดเยี่ยมมากมายที่มีอยู่ในอินเทอร์เน็ต

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.