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任何带宽参数和纬向波数的长椭球波动方程的高精度伪谱近似。 (英语) Zbl 1416.65224号

摘要:使用适当的映射将长椭球波动方程(PSWE)转换为三种不同的标准形式,它们类似于雅可比、拉盖尔和厄米特微分方程。PSWE的特征对用相应的经典正交多项式作为基集进行逼近。可以观察到,对于任何纬向波数(m),雅可比型伪谱方法非常适合于小带宽参数(c),而厄米特和拉盖尔伪谱方法则适合于非常大的(c)值。此外,Jacobi伪谱方法适用于任何参数值,如(m\geqc)。我们的数值结果证实,对于任意值(m),本文分别为具有小带宽参数和非常大带宽参数的PSWE的数值解制定的Jacobi([(alpha,beta)=(pm 1/2,m)]和Laguerre((gamma=pm 1/2))伪谱方法,从准确性和快速性的角度来看,都是高效的。

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65升15 常微分方程特征值问题的数值解
33E10型 拉梅、马修和椭球波函数
33立方厘米 超几何型正交多项式和函数(Jacobi、Laguerre、Hermite、Askey格式等)
65升60 有限元、Rayleigh-Ritz、Galerkin和常微分方程的配置方法

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全文: 内政部

参考文献:

[1] Abramowitz,M.,Stegun,I.A.:《数学函数与公式、图形和数学表格手册》。纽约多佛(1970)·Zbl 0171.38503号
[2] Alñcñ,H.,Tašeli,H.:带扰动的超几何型方程的伪谱方法。J.计算。申请。数学。234, 1140-1152 (2010) ·Zbl 1189.65150号 ·doi:10.1016/j.cam.2009.06.004
[3] Barakat,T.,Abodayeh,K.,Mukheimer,A.:角椭球特征值的渐近迭代法。《物理学杂志》。A: 数学。Gen.38,1299-1304(2005)·Zbl 1082.81028号 ·doi:10.1088/0305-4470/38/6/009
[4] Barrowes,B.E.,O'Neill,K.,Grzegorczyk,T.M.,Kong,J.A.:关于复杂尺寸参数的椭球波函数及其特征值的渐近展开。螺柱应用。数学。113, 271-301 (2004) ·兹比尔1141.33308 ·doi:10.1111/j.0022-2526.2004.01526.x
[5] Boyd,J.P.:在谱元和伪谱算法中,作为切比雪夫和勒让德多项式的替代品的延拓球面波函数。J.计算。物理学。199, 688-716 (2004) ·Zbl 1059.65024号 ·doi:10.1016/j.jcp.2004.03.010
[6] Boyd,J.P.:切比雪夫和傅里叶谱方法,第2版。多佛出版公司,Mineola(2001)·Zbl 0994.65128号
[7] Boyd,J.P.:延长元素:作为谱和伪谱算法的切比雪夫和勒让德多项式的替代品的长椭球波函数。J.计算。物理学。199, 688-716 (2004) ·Zbl 1059.65024号 ·doi:10.1016/j.jcp.2004.03.010
[8] Boyd,J.P.:使用长椭球波函数-长元素计算谱元方法的网格点、求积权重和导数。ACM事务处理。数学。柔和。31, 149-165 (2005) ·Zbl 1070.65569号 ·数字对象标识代码:10.1145/1055531.1055538
[9] Chen,Q.Y.,Gottlieb,D.,Hesthaven,J.S.:双曲偏微分方程基于长椭球波函数的谱方法。SIAM J.数字。分析。43(5), 1912-1933 (2005) ·Zbl 1101.65100号 ·doi:10.1137/S0036142903432425
[10] Do-Nhat,T.:大参数的Mathieu和长椭球特征值的渐近展开。可以。《物理学杂志》。77(8), 635-652 (1999) ·doi:10.1139/p99-062
[11] Fang,Q.,Nicholls,D.P.,Shen,J.:二维有界-障碍散射的稳定高阶方法。计算杂志。物理学。224, 1145-1169 (2007) ·Zbl 1123.76049号 ·doi:10.1016/j.jcp.2006.11.018
[12] Flamer,C.:球面波函数。斯坦福大学出版社,斯坦福(1957)·Zbl 0078.05703号
[13] Golub,G.H.,Welsch,J.H.:高斯求积规则的计算。数学。计算。23:221-230+s1-s10(1969)·Zbl 0179.21901号
[14] Hogan,J.A.,Lakey,J.D.:持续时间和带宽限制:延长函数。采样与应用,波士顿(2011)·Zbl 1236.94003号
[15] Huang,Z.,Xiao,J.,Boyd,J.P.:计算超大带宽参数的长椭球波动方程特征值的自适应径向基函数和Hermite函数伪谱方法。J.计算。物理学。281, 269-284 (2015) ·Zbl 1352.65566号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.10.024
[16] Kong,W.Y.,Rokhlin,V.:基于长椭球波函数的一类新的高精度微分方案。申请。计算。哈蒙。分析。33(2), 226-260 (2012) ·Zbl 1247.65029号 ·doi:10.1016/j.acha.2011.11.005
[17] Nicholls,D.P.,Reitich,F.:Dirichlet-Neumann算子的分析延续。数字。数学。94(1), 107-146 (2003) ·Zbl 1030.65109号 ·doi:10.1007/s002110200399
[18] Ogburn,D.X.,Waters,C.L.,Sciffer,M.D.,Hogan,J.A.,Abbott,P.C.:椭球波函数的有限差分构造。计算。物理学。Commun公司。185, 244-253 (2014) ·Zbl 1344.33002号 ·doi:10.1016/j.cpc.2013.07.024
[19] Olver,F.W.J.,Lozier,D.W.,Boisvert,R.F.In:Clark,C.W.(编辑)NIST数学函数手册。剑桥大学出版社(2010)·Zbl 0991.65024号
[20] Osiov,A.,Rokhlin,V.,Xiao,H.:零阶的增生球面波函数,第187卷。施普林格,纽约(2013)·Zbl 1287.65015号 ·doi:10.1007/978-1-4614-8259-8
[21] Schmutzhard,S.,Hrycak,T.,Feichtinger,H.G.:用于评估长椭球波函数的Legendre-Galerkin方法的数值研究。数字。算法68,691-710(2015)·Zbl 1315.65021号 ·doi:10.1007/s11075-014-9867-3
[22] Shen,J.,Wang,L.L.:Legendre-Galerkin方法的Fourierization和一种新的时空谱方法。申请。数字。数学。57(5-7), 710-720 (2007) ·兹比尔1118.65111 ·doi:10.1016/j.apnum.2006.07.012
[23] Wang,L.L.,Zhang,J.,Zang,Z.:关于长椭球波函数的hp收敛性和一个新的条件良好的长椭球配置格式。J.计算。物理学。268, 377-398 (2014) ·Zbl 1349.65255号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.03.005
[24] Weideman,J.A.C.,Trefethen,法律公告:二阶谱微分矩阵的特征值。SIAM J.数字。分析。25, 1279-1298 (1988) ·Zbl 0666.65063号 ·doi:10.1137/0725072
[25] Xiao,H.,Rokhlin,V.,Yarvin,N.:延拓球面波函数,求积和插值。反向探测。17(4), 805-828 (2001) ·Zbl 0991.65024号 ·doi:10.1088/0266-5611/17/4/315
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