×

使用迭代方法计算鞍形慢流形。 (英文) Zbl 1323.34025号

摘要:本文提出了一种计算鞍型慢流形上轨迹段的替代方法。这种方法基于迭代方法,而不是搭配类型的方法。与需要网格细化以确保一致收敛于(ε)的配置方法相比,使用本文的方法可以直接获得适当的估计。该方法应用于几个例子,包括一对神经元与两个慢变量和两个快变量相互抑制耦合的模型,以及FitzHugh-Nagumo系统中同宿连接的计算。

MSC公司:

第34页45 常微分方程解的理论逼近
34E15号机组 常微分方程的奇异摄动
34E13号机组 常微分方程的多尺度方法
37M99型 动力系统的逼近方法和数值处理
34立方厘米 常微分方程的不变流形
34立方37 常微分方程的同宿和异宿解
92C20美元 神经生物学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] G.L.Alfimov、V.M.Eleonsky和L.M.Lerman,{非局部sine-Gordan方程的孤立波解},《混沌》,8(1998),第257-271页·Zbl 0970.35122号
[2] C.J.Amick和K.Kirchga­sser,《存在表面张力的孤立水波理论》,Arch。理性力学。分析。,105(1989),第1-49页·Zbl 0666.76046号
[3] V.I.Arnold、E.Khukhro、V.V.Kozlov和A.I Neishtadt,《经典和天体力学的数学方面》[动力学系统III],}第三版,由E.Khukhr从俄语原文翻译而来,《数学百科全书》。科学。3,施普林格·弗拉格,柏林,2006年·Zbl 1105.70002号
[4] U.M.Ascher、R.M.M.Mattheij和R.D.Russell,{常微分方程边值问题的数值解},经典应用。数学。费城SIAM,1987年·Zbl 0671.65063号
[5] R.Bellmann,{线性微分方程解的稳定性},杜克数学。J.,10(1943),第643-647页·Zbl 0061.18502号
[6] E.贝诺伊(E.Benoi),{查斯-阿卡纳德(Chasse au canard)}二世。{\it Tunnels-entonnoirs-peigens.[Duck hunt.II.Tunnels-funnels-combs],}收集。数学。,32(1981年),第77-97页。
[7] J.-L.Callot,《猎杀鸭》,III。数学。,32(1981年),第99-114页。
[8] E.Benoît和J.-L.Callot,{it Chasse au canard.}IV.{it Annexe numérique.[Duck hunt.IV.数字附录]},收藏。数学。,32(1981),第115-119页。
[9] P.Braza和T.Erneux,核磁共振激光中不稳定周期解的奇异Hopf分岔,物理。修订版A,40(1989),第2539-2542页。
[10] M.Bröns,{自我复制机制模板模型中极限环的Canard爆炸},J.Chem。物理。,134 (2011), 144105.
[11] M.Brøns,《一般平面系统中Canard爆炸的迭代方法》,预印本,arXiv:12091109v1[math.DS],2012·Zbl 1320.37024号
[12] M.Bröns和K.U.Kristiansen,《关于无ε系统中鸭式爆炸点的近似》,预印本,arXiv:1504.07752v1[math.DS],2015年。可在线访问http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?arXiv:1504.07752。 ·兹比尔1384.37061
[13] J.Butcher,《常微分方程的数值方法》,John Wiley&Sons,Chichester,英国,2003年·Zbl 1040.65057号
[14] M.S.Calder和D.Siegel,{相空间中林德曼机制的性质},电子。J.资格。理论差异Equ。,2011 (2011), 8. ·Zbl 1252.80011号
[15] J.Carr,{中心流形理论的应用},应用。数学。科学。35,施普林格·弗拉格,纽约,1981年·Zbl 0464.58001号
[16] M.Desroches、J.Guckenheimer、B.Krauskopf、C.Kuehn、H.M.Osinga和M.Wechselberger,《多时间尺度的混合模式振荡》,SIAM Rev.,54(2012),第211-288页·Zbl 1250.34001号
[17] M.Desroches、B.Krauskopf和H.M.Osinga,{慢速动力系统中鸭式轨道的数值延拓},非线性,23(2010),第739-765页·Zbl 1191.34072号
[18] F.Diener和M.Diener{it Chasse au canard。}I.{it Les canard。[Duck hunt.I.The ducks]},收集。数学。,32(1981),第37-74页·Zbl 0529.34046号
[19] E.J.Doedel、R.C.Paffenroth、A.R.Champneys、T.F.Fairgrie、Yu。A.Kuznetsov、B.E.Oldemann、B.Sandstede和X.Wang,{it AUTO2000:常微分方程的连续和分叉软件(带HomCont)},布朗大学应用数学系,普罗维登斯,RI,2002年。可在线访问http://www.dam.brown.edu/people/sandsted/publications/auto2000.pdf
[20] M.Domijan、R.Murray和J.Sneyd,《钙振荡机制的动态探索》,J.非线性科学。,16(2006),第438-506页·Zbl 1103.92014年
[21] J.L.Dubbeldam和B.Krauskopf,《可饱和吸收体激光中的自脉动:动力学和分岔》,光学版。Comm.,159(1999),第325-338页。
[22] J.P.England、B.Krauskopf和H.M.Osinga,{计算一维稳定流形和无逆平面映射的稳定集},SIAM J.Appl。动态。系统。,3(2004),第161-190页·兹伯利1059.37067
[23] T.Erneux,{含饱和吸收体激光器的调Q分岔},J.Opt。《美国法典》第5卷(1988年),第1063-1069页。
[24] T.Erneux和P.Mandel,{带饱和吸收体激光器中的分岔现象。}I,Z.Phys。B、 44(1981),第353-363页。
[25] T.Erneux和P.Mandel,具有饱和吸收体的激光器中的分叉现象。B、 44(1981年),第365-374页。
[26] N.Fenichel,{流不变流形的持久性和光滑性},印第安纳大学数学系。J.,21(1971),第193-226页·Zbl 0246.58015号
[27] N.Fenichel,在速率条件下的渐近稳定性,印第安纳大学数学。J.,23(1974),第1109-1137页·Zbl 0284.58008号
[28] C.W.Gear、T.J.Kaper、I.G.Kevrekidis和A.Zagaris,{投影到慢流形:奇摄动系统和遗留代码},SIAM J.Appl。动态。系统。,4(2005),第711-732页·Zbl 1170.34343号
[29] V.Gelfreich和L.Lerman,{奇摄动哈密顿系统中的几乎不变椭圆流形},非线性,15(2002),第447-557页·Zbl 1001.37050号
[30] V.Gelfreich和L.Lerman,{奇摄动哈密顿系统中的长周期轨道和不变环面},Phys。D、 176(2003),第125-146页·Zbl 1008.37036号
[31] D.A.Goussis和M.Valorani,{一种有效的迭代算法,用于近似刚性系统的快动力学和慢动力学},J.Compute。物理。,214(2006),第316-346页·Zbl 1089.65060号
[32] J.Guckenheimer和R.Haiduc,《折叠节点处的加纳德》,莫斯科数学。J.,5(2005),第91-103页·Zbl 1092.34026号
[33] J.Guckenheimer、K.Hoffman和W.Weckesser,《鸭的数值计算》,国际期刊Bifur。混沌应用。科学。工程,4(2000),第84-97页·Zbl 0978.34038号
[34] J.Guckenheimer、K.Hoffman和W.Weckesser,《强迫范德波尔方程I:慢流及其分岔》,SIAM J.Appl。动态。系统。,2(2003),第1-35页·Zbl 1088.37504号
[35] J.Guckenheimer和C.Kuehn,《计算鞍型慢流形》,SIAM J.Appl。动态。系统。,8(2009年),第854-879页·Zbl 1176.37026号
[36] J.Guckenheimer和C.Kuehn,《FitzHugh-Nagumo方程的同宿轨道:奇异极限}》,离散Contin。动态。系统。序列号。S、 2(2009年),第851-872页·Zbl 1362.34075号
[37] J.Guckenheimer和C.Kuehn,《FitzHugh-Nagumo方程的同宿轨道:全系统中的分岔》,SIAM J.Appl。动态。系统。,9(2010年),第138-153页·Zbl 1210.34060号
[38] C.K.R.T.Jones,《几何奇异摄动理论》,《数学讲义,动力系统》(Montecatini Terme),施普林格,柏林,1995年·Zbl 0840.58040号
[39] H.G.Kaper和T.J.Kaper,《化学反应体系两种还原方法的渐近分析》,Phys。D、 165(2002),第66-93页·Zbl 1036.80007号
[40] I.G.Kevrekidis、C.W.Gear、J.M.Hyman、P.G.Kevrekidis、O.Runborg和C.Theodoropulos,《无方程、粗粒度多尺度计算:使微观模拟器能够执行系统级分析》,Comm.Math。科学。,1(2003年),第715-762页·Zbl 1086.65066号
[41] N.Kopteva和E.O'Riordan,{奇摄动微分方程数值解中的Shishkin网格},Int.J.Numer。分析。型号。,7(2010年),第393-415页·兹比尔1197.65094
[42] M.Krupa、B.Sandstede和P.Szmolyan,《FitzHugh-Nagumo方程中的快波和慢波》,《微分方程》,133(1997),第49-97页·Zbl 0898.34050号
[43] S.H.Lam,{使用CSP理解复杂化学动力学},库布斯特。科学。《技术》,89(1993),第375-404页。
[44] S.H.Lam和D.A.Goussis,《利用计算奇异摄动理解复杂化学动力学》,第22届国际燃烧研讨会论文集,西雅图,华盛顿州,1988年,第931-941页。
[45] P.Langfield、B.Krauskopf和H.M.Osinga,《解决Winfree难题:FitzHugh-Nagumo模型中的等时线》,《混沌》,24(2014),013131·Zbl 1374.37032号
[46] J.拉斯卡尔,《太阳系的大规模混乱》,《天文学》。和天体物理学。,287(1994),第9-12页。
[47] J.Laskar和M.Gastineau,《水星、火星和金星与地球碰撞轨迹的存在》,《自然》,459(2009),第817-819页。
[48] E.N.Lorenz,{it慢流形–它是什么?},J.大气科学。,49(1992),第2449-2451页。
[49] E.N.Lorenz,{慢流形的存在},J.大气科学。,43(1986),第1547-1557页。
[50] E.N.Lorenz和V.Krishnamurty,《论慢流形的不存在》,《大气科学杂志》。,44(1987),第2940-2950页。
[51] U.Maas和S.B.Pope,《简化化学动力学:组成空间中的本征低维流形》,库布斯特。《火焰》,88(1992),第239-264页。
[52] R.S.MacKay,{it Slow manifolds},摘自《能量定位和传输》,T.Dauxois,A Litvak-Hinenzon,R.S..MacKay和A.Spanoudaki编辑,《世界科学》,新泽西州河边,2004年,第149-192页·Zbl 1090.82017年
[53] D.A.McQuarrie,《物理化学:分子方法》,大学科学图书,索萨利托,1997年·Zbl 1137.81425号
[54] L.Michaelis和M.Menten,{\it Die Kinetik der Invertinwirkung},《生物化学》。Z.,49(1913),第333-369页。
[55] A.Neishtadt,{动力分岔稳定性损失的持续性,}I,微分方程,23(1987),第1385-1390页。
[56] K.Nipp,{奇异摄动型刚性常微分方程的数值积分},Z.Angew。数学。物理。,42(1991),第53-79页·Zbl 0747.65052号
[57] L·F·奥尔森(L.F.Olsen),《一种带有奇怪吸引子的酶反应》,《物理学》。莱特。A、 94(1983年),第454-457页。
[58] P.F.Rowat和A.I.Selverston,{用松弛-振荡网络模拟龙虾的胃磨中央模式发生器},神经物理学杂志。,70(1993),第1030-1053页。
[59] J.Rubin和D.Terman,《神经元动力学的几何奇异摄动分析》,收录于《动力系统手册》,第2卷,B.Fieldler,ed.,北欧,阿姆斯特丹,2002年,第93-146页·Zbl 1015.34048号
[60] J.Rubin和M.Wechselberger,《巨型乌贼隐藏的谣言:霍奇金-霍克斯利模型的3D几何学》,Biol。网络。,97(2007),第5-32页·兹比尔1125.92015
[61] F.K.Skinner、N.Kopell和E.Marder,《交互抑制模型神经网络中振荡和频率控制的机制》,J.Compute。神经科学。,1(1994年),第69-87页·Zbl 0838.92002号
[62] R.Temam,{惯性流形},数学。智力。,12(1990年),第68-74页·Zbl 0711.58025号
[63] A.N.Tihonov,{微分方程系统包含导数中的小参数},Mat.Sb.N.S.,31(1952),第575-586页(俄语)·Zbl 0048.07101号
[64] K.U.Kristiansen、M.Bröns和J.Starke,《一种在低速系统中近似光纤的迭代方法》,SIAM J.Appl。动态。系统。,13(2014),第861-900页·Zbl 1301.34076号
[65] K.U.Kristiansen、P.Palmer和M.Roberts,《系留卫星模型的统一》,SIAM J.Appl。动态。系统。,10(2011),第1042-1069页·Zbl 1235.37032号
[66] K.U.Kristiansen、P.Palmer和R.M.Roberts,《慢流形分叉的持久性》,SIAM J.Appl。动态。系统。,11(2012),第661-683页·Zbl 1253.34047号
[67] K.U.Kristiansen和C.Wulff,{慢流形的指数估计},预印本,arXiv:1208.4219v1[math.DS],2012年·Zbl 1382.37055号
[68] J.Vannester,{慢流形的渐近},SIAM J.Appl。动态。系统。,7(2008),第1163-1190页·Zbl 1167.37045号
[69] X.J.Wang和J.Rinzel,{交互抑制模型神经元的交替和同步节律},神经计算。,4(1992年),第84-97页。
[70] M.Wechselberger,(mathbb{R}^3)折叠节点情形下鸭翼的存在与分叉,SIAM J.Appl。动态。系统。,4(2005),第101-139页·Zbl 1090.34047号
[71] A.Zagaris、C.W.Gear、T.J.Kaper和I.G.Kevrekidis,《无方程投影到慢流形的精度和收敛性分析》,ESAIM数学。模型。数字。分析。,43(2009),第757-784页·Zbl 1194.35077号
[72] A.Zagaris、H.G.Kaper和T.J.Kaper,计算奇异摄动方法的快速和慢速动力学,多尺度模型。模拟。,2(2004年),第613-638页·Zbl 1065.34049号
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。