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Powell-Sabin三角剖分中寻找最小能量曲面的预处理共轭梯度法。 (英语) Zbl 1293.65034号

摘要:我们提出了一个基于预处理共轭梯度方法的迭代方案,以解决与通过Powell Sabin有限元在多边形域上定义的\(\Delta^1\)型三角测量上构建的最小能量表面来近似数据集的问题相关的线性系统。这些近似问题产生了具有非常特殊的块结构的对称、带状和正定矩阵,块结构依赖于相关向量空间的基函数,也依赖于三角剖分中节点的计数。在实践中,相关的稀疏矩阵很大且条件较差。这些矩阵的特殊结构使我们能够适应和探索几种已知的预条件策略,以提高共轭梯度方法的性能。
我们调整并探索了五种不同的预处理策略,包括一些著名的直接策略和一些最近的反向策略。特别注意在每种情况下选择相关参数的微妙而困难的任务。通过观察预处理矩阵特征值的聚类以及所获得的迭代次数的减少来评估每个预处理器的质量。我们报告了七种不同的表面,我们的结果表明,这种应用的最佳预处理策略是基于不完全因子分解的预处理策略。然而,从计算成本的角度来看,所有探索的策略都具有竞争力。

MSC公司:

65D18天 计算机图形学、图像分析和计算几何的数值方面
65层10 线性系统的迭代数值方法
65F08个 迭代方法的前置条件
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 巴雷拉,D。;Fortes,医学硕士。;González,P。;Pasadas,M.,均匀Powell-Sabin型网格上的最小能量曲面:平滑参数的估计,数学。计算。模拟。,77, 2-3, 161-169 (2008) ·Zbl 1138.65014号
[2] 巴雷拉,D。;Fortes,医学硕士。;González,P。;Pasadas,M.,含噪数据的均匀Powell-Sabin型网格上的最小能量曲面,J.Compute。申请。数学。,218, 2, 592-602 (2008) ·Zbl 1148.65010号
[3] 巴雷拉,D。;Fortes,医学硕士。;González,P。;Pasadas,M.,在Powell-Sabin型三角剖分上用最小能量曲面填充多边形孔洞,J.Compute。申请。数学。,234, 4, 1058-1068 (2010) ·Zbl 1192.65015号
[4] 法绍尔,G.E。;Schumaker,L.L.,使用参数样条的最小能量曲面,计算。辅助几何。设计,13,45-79(1996)·Zbl 0873.65008号
[5] Rippa,S.,使用最小能量Powell Sabin元素和数据相关三角形的散射数据插值,数字。算法,5577-587(1993)·Zbl 0789.65003号
[6] Chehab,J.-P.,矩阵微分方程和逆预处理器,计算机。申请。数学。,26, 1, 95-128 (2007) ·Zbl 1182.65057号
[7] Chen,K.,《矩阵预处理技术与应用》(2005),剑桥大学出版社·Zbl 1079.65057号
[8] 琼斯,M.T。;Plassmann,P.E.,改进的不完全Cholesky因子分解,ACM Trans。数学。柔软。,21, 1, 5-17 (1995) ·Zbl 0886.65024号
[9] Saad,Y.,《稀疏线性系统的迭代方法》(2010),SIAM·Zbl 1002.65042号
[10] 贝克尔,E.B。;凯里,G.F。;Tinsley Oden,J.,《有限元导论》,第1卷(1981年),Prentice Hall International,Inc·Zbl 0459.65070号
[11] Ciarlet,P.G.,(《椭圆问题的有限元法》,《椭圆问题有限元方法》,SIAM-应用数学经典(2002))·Zbl 0999.65129号
[12] Johnson,C.,《用有限元法求解偏微分方程》(1987),剑桥大学出版社·Zbl 0628.65098号
[13] 鲍威尔,M.J.D。;Sabin,M.A.,三角形上的分段二次近似,ACM Trans。数学。柔软。,3, 4, 316-325 (1977) ·Zbl 0375.41010号
[14] 俄勒冈州纽伦堡。;Zeilfelder,F.,任意光滑的二元样条插值逼近阶,J.计算。申请。数学。,90, 117-134 (1998) ·Zbl 0932.41002号
[15] Laghchim-Lahlou,M。;Sablonnière,P.,(C^r)-三向网格上的Powell-Sabin型有限元,高级计算。数学。,6, 1, 191-206 (1996) ·Zbl 0867.65002号
[16] 俄勒冈州纽伦堡。;Zeilfelder,F.,在α三角剖分上用二次样条曲线进行Hermite插值的误差界,IMA J.Numer。分析。,7, 495-508 (1987) ·Zbl 0633.41004号
[18] Axelsson,O.,《迭代求解方法》(1994),剑桥大学出版社·Zbl 0795.65014号
[19] Trefethen,L.N。;Bau,D.,数值线性代数(1997),SIAM·Zbl 0874.65013号
[20] Yun,J.H。;Han,Y.D.,对称正定矩阵的修正不完全Cholesky因式分解预条件,Bull。韩国数学。《社会学杂志》,39,3,495-509(2002)·Zbl 1017.65042号
[21] Saad,Y.,共轭梯度法多项式预处理的实际应用,SIAM J.Sci。统计计算。,6, 4, 865-881 (1985) ·Zbl 0601.65019号
[22] Chehab,J.-P。;Laminie,J.,微分方程和线性系统的解,数值。算法,40,103-124(2005)·Zbl 1086.65026号
[23] Beian-Puţura,A.,关于三角形域的某些数值容积公式,Stud.Math。巴别什-博利亚伊大学,52岁,4岁,45-60岁(2007年)·Zbl 1174.41013号
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