การคำนวณซีรีย์ oscillatory เล็กน้อยเพื่อความแม่นยำสูง?


13

สมมติว่าฉันมีฟังก์ชั่นที่น่าสนใจดังต่อไปนี้: มันมีคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์บางอย่างเช่นอนุพันธ์อย่างต่อเนื่องไม่เป็นที่หลายเหตุผลของπ ฉันสงสัยว่าไม่มีรูปแบบปิดอยู่

f(x)=k1coskxk2(2coskx).
π

ฉันสามารถคำนวณได้โดยการคำนวณผลรวมบางส่วนและใช้การคาดการณ์ของ Richardson แต่ปัญหาคือมันช้าเกินไปที่จะคำนวณฟังก์ชันให้เป็นจำนวนทศนิยมที่ดี (เช่น 100 น่าจะดี)

มีวิธีที่สามารถจัดการกับฟังก์ชั่นนี้ได้ดีขึ้นหรือไม่?

นี่คือพล็อตของมีบางสิ่งประดิษฐ์:f(πx)

อนุพันธ์ของฟังก์ชัน $ f '(\ pi x) $


1
บางทีคุณอาจใช้ความจริงที่ว่าโดยที่T k ( x )เป็นพหุนาม Chebyshev จากนั้นผลรวมจะเริ่มดูเหมือนชุดชื่อพหุนามที่มีเหตุผล จากนั้นถ้าคุณสามารถเปลี่ยนซีรีส์ให้เป็นพหุนามที่มีเหตุผลในพื้นฐานของเชบีสเชฟมันจะช่วยให้วิธีที่มีประสิทธิภาพมากในการสรุปมัน หากคุณไม่คุ้นเคยกับชื่อพหุนามและพื้นฐานของ Chebyshev สูตรอาหารเชิงตัวเลขใน C มีไพรเมอร์ที่ดีเช่นนี้: www2.maths.ox.ac.uk/chebfun/ATAP/ATAPfirst6chapters.pdfcos(kx)=Tk(x)Tk(x)
Jay Lemmon

1
เอ่อควรจะบอกว่าcos(kx)=Tk(cos(x))
Jay Lemmon

@ JayLemmon ขอบคุณสำหรับลิงก์ ฉันจะดูและดูว่ามันช่วยได้ไหม
คิริลล์

ฉันเข้าร่วมปาร์ตี้นี้ช้าไปหน่อย แต่คุณลองใช้Padé approximants หรือไม่นั่นคือ -Algorithm แทนที่จะเป็น Richardson extrapolation ε
เปโดร

โดยการเปรียบเทียบกับกรณีของอินทิกรัลที่มีความผันผวนสูงฉันไม่คิดว่าคุณจะสามารถทำงานได้ดีโดยปราศจากความรู้เรื่องการแยกระหว่างออสซิลเลเตอร์และชิ้นส่วนที่ไม่มีการแกว่ง หากคุณมีการแยกคำตอบแบบอนุกรมฟูริเยร์จะให้การลู่เข้าแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลที่ง่าย
Geoffrey Irving

คำตอบ:


7

หากไม่อนุญาตให้ใช้เทคนิคการวิเคราะห์ แต่รู้จักโครงสร้างของธาตุเป็นระยะนี่เป็นวิธีการหนึ่ง ให้

g(x)=cosx2cosx
2π
g(x)=jwjeijx
wj=12π02πg(x)eijxdx
f(x)=k1g(kx)kp=k11kpjwjeijkx=jwjk1(eijx)kkp=jwjLip(eijx)
wjf(x)g(x)R

g(x)=cos(x)/(2cos(x))

3

x=2πa/ba,b

f(x)=k1coskxk2(2coskx)=k=1bcoskx2coskxn01(k+bn)2=k=1bcoskx2coskxψ1(k/b)b2
ψ1(z)ค่าและอนุพันธ์สำหรับซีรีย์

ขอขอบคุณ. ปัญหาคือฉันเลือกฟังก์ชั่นนี้เป็นแบบจำลองสำหรับฟังก์ชั่นที่ซับซ้อนกว่าที่ฉันต้องการประเมินโดยมีคุณสมบัติที่คล้ายกัน แต่ไม่เหมือนกัน ฉันตระหนักถึงรูปแบบปิดจากคำถามนี้ใน MSE ฉันหมายถึงสิ่งนี้เป็นคำถามเกี่ยวกับการรวมลำดับอนันต์ตัวเลขโดยไม่มีรูปแบบปิด
คิริลล์

บางทีคำตอบอื่น ๆ ของฉันดีกว่าแล้ว?
Geoffrey Irving

0

แล้วเลวินจะเปลี่ยนรูปอย่างไร? นอกเหนือไปจากรหัส Fortan มีหลายรุ่นในGSL : `gsl_sum_levin_u *' MuPADและMapleของ Matlab ใช้รูปแบบนี้


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