×

一种计算非线性参数系统分岔的自适应同伦方法。 (英语) Zbl 1437.37111号

摘要:本文提出了一种计算非线性系统分岔点的自适应步长同伦跟踪方法。该方法由四部分组成:(1)在分岔点附近发展了一种自适应跟踪技术;(2) 当自适应跟踪失败时,支持充气技术;(3) 利用Puiseux级数插值计算分岔点;对分岔点的切锥结构进行数值逼近,计算不同分支上的解。文中给出了非线性系统的各种数值例子,以说明这种新方法的有效性。这种新的自适应仿射跟踪方法也被应用于非线性偏微分方程系统,并对大规模非线性离散化系统表现出了鲁棒性和有效性。

MSC公司:

37米20 动力系统分岔问题的计算方法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 埃尔·奥尔戈尔;Georg,K.,《数值连续方法导论》(2003),费城:SIAM,费城·Zbl 1036.65047号
[2] 贝茨博士。;豪恩斯坦,J。;Sommese,A.,高效路径跟踪方法,Numer。算法,58,4,451-459(2011)·Zbl 1230.65059号 ·doi:10.1007/s11075-011-9463-8
[3] Bates,D.,Hauenstein,J.,Sommese,A.,Wampler,C.:贝尔蒂尼:数值代数几何软件(2006)
[4] 贝茨博士。;豪恩斯坦,J。;Sommese,A。;Wampler,C.,自适应多精度路径跟踪,SIAM J.Numer。分析。,46, 2, 722-746 (2008) ·Zbl 1162.65026号 ·电话:10.1137/060658862
[5] 贝茨博士。;豪恩斯坦,J。;Sommese,A。;Wampler,C.,《用Bertini数值求解多项式系统》(2013),费城:SIAM,费城·Zbl 1295.65057号
[6] 贝茨,J。;Hauenstein,D。;Sommese,A.,平行终局,康特姆。数学。,556, 25-35 (2011) ·Zbl 1238.14007号 ·doi:10.1090/conm/556/11006
[7] Buffoni,B。;托兰德,J。;托兰德,JF,《全球分歧分析理论:导论》(2003),普林斯顿:普林斯顿大学出版社,普林斯顿·Zbl 1021.47044号
[8] 陈,X。;汉布罗克,R。;Lou,Y.,《条件扩散的演化:反应扩散平流模型》,J.Math。生物学,57,3,361-386(2008)·兹比尔1141.92040 ·文件编号:10.1007/s00285-008-0166-2
[9] Chicone,C.,耦合振子周期解分岔的Lyapunov-Schmidt约化和melnikov积分,J.Differ。Equ.、。,112, 2, 407-447 (1994) ·Zbl 0807.34052号 ·doi:10.1006/jdeq.1994.1110
[10] Choi,S。;哈尼,D。;Book,N.,同伦延拓的鲁棒路径跟踪算法,计算。化学。工程,20,6,647-655(1996)·doi:10.1016/0098-1354(95)00199-9
[11] Dayton,B.,Zeng,Z.:求解多项式系统时计算多重结构。摘自:2005年符号和代数计算国际研讨会论文集。ACM,第116-123页(2005年)·Zbl 1360.65151号
[12] Deufhard,P.,《非线性问题的牛顿方法:仿射不变性和自适应算法》(2011),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1226.65043号
[13] Fischer,G.,平面代数曲线(2001),普罗维登斯:美国数学学会,普罗维登斯·Zbl 0971.14026号
[14] 弗里德曼,A。;Hao,W.,动脉粥样硬化与胆固醇逆向转运及相关危险因素的数学模型,Bull。数学。《生物学》,77,5,758-781(2015)·Zbl 1334.92198号 ·doi:10.1007/s11538-014-0010-3
[15] 弗里德曼,A。;Hu,B.,肿瘤模型中自由边界问题从稳定性到不稳定性的分叉,Arch。定额。机械。分析。,180, 2, 293-330 (2006) ·Zbl 1087.92039号 ·doi:10.1007/s00205-005-0408-z
[16] 弗里德曼,A。;Hu,B.,利用stokes方程模拟肿瘤生长的自由边界问题的分岔,SIAM J.Math。分析。,39, 1, 174-194 (2007) ·Zbl 1136.35107号 ·doi:10.1137/060656292
[17] 哈伯,R。;Unbehauen,H.,非线性动力系统的结构识别——输入/输出方法综述,Automatica,26,4,651-677(1990)·Zbl 0721.93023号 ·doi:10.1016/0005-1098(90)90044-I
[18] 汉布罗克,R。;Lou,Y.,《空间异质栖息地条件扩散策略的演变》,Bull。数学。《生物学》,71、8、1793-1817(2009)·Zbl 1179.92060号 ·doi:10.1007/s11538-009-9425-7
[19] 郝伟(Hao,W.)。;克罗泽,E。;弗里德曼,A.,结节病数学模型,Proc。国家。阿卡德。科学。,111、4516065-16070(2014)·Zbl 1355.92049号 ·doi:10.1073/pnas.1417789111
[20] 郝伟(Hao,W.)。;Friedman,A.,《低密度脂蛋白-高密度脂蛋白曲线确定动脉粥样硬化风险:数学模型》,PLoS ONE,9,3,e90497(2014)·doi:10.1371/journal.pone.0090497
[21] 郝伟(Hao,W.)。;豪恩斯坦,J。;胡,B。;刘,Y。;Sommese,A。;Zhang,Y-T,带坏死核心的肿瘤生长模型自由边界问题的分歧,非线性分析。真实世界应用。,13, 2, 694-709 (2012) ·Zbl 1238.35193号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2011.08.010
[22] 郝伟(Hao,W.)。;豪恩斯坦,J。;胡,B。;Sommese,A.,三维稳态肿瘤系统,应用。数学。计算。,218, 6, 2661-2669 (2011) ·Zbl 1238.92019年9月
[23] 郝伟(Hao,W.)。;豪恩斯坦,J。;舒,C-W;索姆斯,A。;徐,Z。;Zhang,Y-T,基于weno格式的求解双曲守恒律稳态问题的同伦方法,J.Compute。物理。,250, 5, 332-346 (2013) ·兹比尔1349.65558 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.05.008
[24] Hao,W.,Lam,K.Y.,Lou,Y.:条件扩散演化的积分模型中的集中现象。印第安纳大学数学。J.(2017年出版)·Zbl 1429.35126号
[25] 郝伟(Hao,W.)。;Nepomechie,R。;Sommese,A.,Bethe方程解的完整性,物理学。版本E,88,5,052113(2013)·doi:10.1103/PhysRevE.88.052113
[26] 郝伟(Hao,W.)。;Nepomechie,R。;Sommese,A.,《高自旋链的奇异解、重复根和完备性》,J.Stat.Mech。理论实验,2014,3,P03024(2014)·Zbl 1456.82268号 ·doi:10.1088/1742-5468/2014/03/P03024
[27] 豪恩斯坦,J。;Wampler,C.,《等奇异集与通缩》,Found。计算。数学。,13, 3, 371-403 (2013) ·Zbl 1276.65029号 ·doi:10.1007/s10208-013-9147-y
[28] Hou,T。;Lowengrub,J。;Shelley,M.,多组分流体和多相材料的边界积分方法,J.Compute。物理。,169, 2, 302-362 (2001) ·Zbl 1046.76029号 ·doi:10.1006/jcph.2000.6626
[29] Huber,B。;Verschelde,J.,多项式延拓的多面体结束游戏,数值。算法,18,1,91-108(1998)·Zbl 0933.65057号 ·doi:10.1023/A:1019163811284
[30] Khalil,H.,非线性系统(2002),《上鞍河:Prentice Hall,上鞍河》·Zbl 1003.34002号
[31] 肯塔基州拉姆;Lou,Y.,《条件扩散的进化:空间模型中的进化稳定策略》,J.Math。生物学,68,4,851-877(2014)·Zbl 1293.35140号 ·doi:10.1007/s00285-013-0650-1
[32] Lee,T-L;Li,T-Y;Tsai,C-H,Hom4ps-2.0:用多面体同伦延拓法求解多项式系统的软件包,《计算》,83,2,109-133(2008)·Zbl 1167.65366号 ·doi:10.1007/s00607-008-0015-6
[33] Lee,Y。;吴杰。;徐,J。;Zikatanov,L.,几乎奇异系统的鲁棒子空间校正方法,数学。模型方法应用。科学。,17, 11, 1937-1963 (2007) ·Zbl 1151.65096号 ·doi:10.1142/S02182020507002522
[34] 莱金,A。;Verschelde,J。;赵,A.,多项式系统孤立奇点的带通缩的牛顿方法,Theor。计算。科学。,359, 1-3, 111-122 (2006) ·Zbl 1106.65046号 ·doi:10.1016/j.tcs.2006.02.018
[35] 李,T-Y;Sauer,T。;Yorke,J.,《骗子同伦:求解多项式方程组的有效程序》,SIAM J.Numer。分析。,26, 5, 1241-1251 (1989) ·Zbl 0689.65032号 ·doi:10.1137/0726069
[36] 李,T-Y;Zeng,Z.,求解非对称特征值问题的同伦行列式算法,数学。计算。,59, 200, 483-502 (1992) ·Zbl 0783.65034号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1992-1151113-4
[37] 摩根。;Sommese,A.,使用同伦延拓计算多项式系统的所有解,应用。数学。计算。,24, 2, 115-138 (1987) ·Zbl 0635.65058号
[38] 摩根。;Sommese,A.,《求解一般多项式系统的同伦》,应用。数学。计算。,24, 2, 101-113 (1987) ·Zbl 0635.65057号
[39] 摩根。;Sommese,A。;Wampler,C.,计算非线性分析系统奇异解的幂级数方法,数值。数学。,63, 1, 391-409 (1992) ·Zbl 0756.65079号 ·doi:10.1007/BF01385867
[40] 拉比尔,P。;Rheinboldt,W.,《关于第二基本张量的计算方法及其在分岔问题中的应用》,Numer。数学。,57, 1, 681-694 (1990) ·兹比尔0699.65037 ·doi:10.1007/BF01386437
[41] Rheinboldt,W.,一类有限维分岔问题的数值方法,SIAM J.Numer。分析。,15, 1, 1-11 (1978) ·Zbl 0389.65024号 ·doi:10.1137/0715001
[42] Sommese,A。;Wampler,C.,《工程与科学中多项式系统的数值解》(2005),新加坡:世界科学出版社,新加坡·Zbl 1091.65049号
[43] Strogatz,S.,《非线性动力学和混沌:在物理、生物、化学和工程中的应用》(2014),纽约:威斯特维尤出版社,纽约
[44] Verschelde,J.,《算法795:Phcpack:通过同伦延拓的多项式系统通用求解器》,ACM-Trans。数学。软质。,25, 2, 251-276 (1999) ·Zbl 0961.65047号 ·doi:10.1145/317275.317286
[45] 王,X。;Golubitsky,M.,二形等价下适应度函数的奇点理论,J.Math。生物学,73,3,525-573(2016)·Zbl 1352.58008号 ·doi:10.1007/s00285-015-0958-0
[46] Watson,L.公司。;比卢普斯,S。;Morgan,A.,《算法652:Hompack:全局收敛同伦算法的一组代码》,ACM-Trans。数学。软质。,13, 3, 281-310 (1987) ·Zbl 0626.65049号 ·数字对象标识代码:10.1145/29380.214343
[47] Xu,J.,通过空间分解和子空间校正的迭代方法,SIAM Rev.,34,4,581-613(1992)·Zbl 0788.65037号 ·数字对象标识代码:10.1137/1034116
[48] 徐,J。;Chen,L。;Nochetto,R.,分级和非结构化网格上h(grad)、h(curl)和h(div)系统的最优多级方法,多尺度非线性自适应。约,11599-659(2009年)·Zbl 1193.65209号 ·doi:10.1007/978-3642-03413-8_14
[49] Zeng,Z.,Algorithm 835:Multrout——一个用于计算多项式根和重数的matlab软件包,ACM Trans。数学。软质。,30, 2, 218-236 (2004) ·Zbl 1070.65542号 ·doi:10.1145/992200.992209
[50] 曾,Z.,计算不精确多项式的多重根,数学。计算。,74, 250, 869-903 (2005) ·2007年9月17日Zbl ·doi:10.1090/S0025-5718-04-01692-8
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。