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Beyond Strang:一些二阶三分裂方法的实际评估。 arXiv公司:2302.08034

预印本,arXiv:2302.08034[math.NA](2023)。
摘要:算子分裂是求解微分方程的一种流行的分治策略。通常,微分方程的右侧被分成若干部分,然后分别进行积分。已知有许多方法可以将右手侧分成两部分。然而,这种方法是有局限性的,在某些情况下,三分裂更自然,最终更有利。二阶Strang算子分裂方法很容易推广到右手边分裂成任意数量的算子。由于它的效率、易实现性和直观性,它可以说是最流行的三分裂方法。其他三分裂方法也存在,但它们不太为人所知,而且在实践中很少对其性能进行分析和评估。我们证明了一些替代的三分裂二阶方法在两个问题上对Strang分裂的有效性:反应扩散Brusselator,它可以分为三部分,每个部分都有闭合形式的解,以及半拉格朗日等离子体模拟中使用的动力学Vlasov–Poisson方程。我们找到了替代的二阶三算子分裂方法,与传统的股线分裂相比,效率提高了10%-20%。我们对算子分裂方法效率的实际评估分析包括积分器的计算成本,可以用于方法设计。
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