×

大系统初值问题的Dormand和Prince局部线性化Runge-Kutta方法。 (英语) Zbl 07510060号

摘要:本文引入了Dormand和Prince的新的局部线性化Runge-Kutta公式,以集成大型初值问题系统。这些新公式是通过将矩阵指数的Padé近似替换为先前工作中提出的嵌入公式中的Krylov-Padè近似而得到的。与其他高阶指数积分器不同,这些新公式只涉及单个函数时间向量的近似,从计算的角度来看,这使得它们特别有吸引力。利用这些新公式,在利用Krylov-Padé逼近逼近phi函数时间向量、控制逼近误差、估计Krylov子空间维数和重用Jacobians的策略方面,构造了具有新颖性的自适应格式。此外,还进行了数值实验,以显示新的嵌入式公式和自适应代码在整合已知物理、生物物理和物理化学模型方面的潜力。

MSC公司:

65-XX岁 数值分析
68倍 计算机科学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Berland,H。;斯科弗雷斯塔德,B。;W.M.Wright,EXPINT指数积分器的MATLAB包,ACM Trans。数学。软质。,33, 1, 4 (2007)
[2] 卡利阿里,M。;Ostermann,A.,指数Rosenbrock型积分器的实现,应用。数字。数学。,59, 568-581 (2009) ·Zbl 1160.65318号
[3] de la Cruz,H。;比斯开,R.J。;Jimenez,J.C。;Carbonell,F.,局部线性化-Runge-Kutta方法:动力系统的一类a-稳定显式积分器,数学。计算。型号。,57, 3-4, 720-740 (2013) ·Zbl 1305.65171号
[4] Fitz,R.,神经兴奋和传播的数学模型,(生物工程(1969)),1-85
[5] Gaudreault,S。;雨水,G。;Tokman,M.,KIOPS:指数积分器的快速自适应Krylov子空间解算器,J.Compute。物理。,372, 236-255 (2018) ·Zbl 1418.65074号
[6] Golub,G.H。;Van Loan,C.F.,《矩阵计算》(1996),约翰霍普金斯大学出版社·Zbl 0865.65009号
[7] 格雷,P。;Scott,S.K.,《等温连续搅拌槽式反应器中的自催化反应:系统中的振荡和不稳定性》(A+2 B至3 B,B至C),化学。工程科学。,39, 6, 1087-1097 (1984)
[8] 海尔,E。;诺塞特,S.P。;Wanner,G.,《求解常微分方程I》(1993),施普林格出版社:施普林格出版社,柏林·Zbl 0789.65048号
[9] 海尔,E。;Wanner,G.,《求解常微分方程II》。刚性和微分代数问题,计算数学中的Springer级数(1996),Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin·Zbl 0859.65067号
[10] Hochbruck,M。;卢比奇,C。;Selhofer,H.,大型微分方程组的指数积分器,SIAM J.Sci。计算。,19, 5, 1552-1574 (1998) ·Zbl 0912.65058号
[11] Hochbruck,M。;Ostermann,A.,Adams型指数多步方法,BIT Numer。数学。,51, 4, 889-908 (2011) ·Zbl 1237.65071号
[12] Hochbruck,M。;奥斯特曼,A。;Schweitzer,J.,指数Rosenbrock型方法,SIAM J.Numer。分析。,47, 1, 786-803 (2009) ·Zbl 1193.65119号
[13] Knoll,D.A。;Keyes,D.E.,《无雅可比牛顿-克利洛夫方法:方法和应用调查》,J.Compute。物理。,1932357-397(2004年)·Zbl 1036.65045号
[14] Jansing,G.,EXPODE-MATLAB高级指数时间积分工具箱(2014),arXiv预印本
[15] Jimenez,J.C。;Carbonell,F.,随机微分方程局部线性化方案的收敛速度,BIT-Numer。数学。,49, 357-373 (2009) ·Zbl 1172.65007号
[16] Jimenez,J.C。;Carbonell,F.,带加性噪声随机微分方程弱局部线性化格式的收敛速度,J.Compute。申请。数学。,279, 106-122 (2015) ·Zbl 1306.65006号
[17] Jimenez,J.C。;de la Cruz,H.,带加性噪声随机微分方程强局部线性化格式的收敛速度,BIT-Numer。数学。,52357-382(2012年)·Zbl 1255.65021号
[18] Jimenez,J.C。;Sotolongo,A。;Sanchez-Bornot,J.M.,Dormand和Prince的局部线性化Runge-Kutta方法,Appl。数学。计算。,247, 589-606 (2014) ·Zbl 1338.65189号
[19] 利非热,R。;Nicolis,G.,《化学不稳定性和持续振荡》,J.Theor。生物学,30,2,267-284(1971)·Zbl 1170.92344号
[20] Loffeld,J。;Tokman,M.,刚性常微分方程系统指数、隐式和显式积分器的比较性能,J.Compute。申请。数学。,241, 45-67 (2013) ·兹比尔1258.65067
[21] Luan,V.T。;Ostermann,A.,五阶指数Rosenbrock方法的构造、分析和数值比较,J.Compute。申请。数学。,255, 417-431 (2014) ·Zbl 1291.65201号
[22] 莫勒,C。;Van Loan,C.,《计算矩阵指数的十九种可疑方法》,SIAM Rev.,20,801-836(1978)·Zbl 0395.65012号
[23] Nagumo,J。;Arimoto,S。;Yoshizawa,S.,模拟神经轴突的主动脉冲传输线,Proc。IRE,50,10,2061-2070(1962)
[24] 尼森,J。;W.M.Wright,算法919:用于评估指数积分器中出现的函数的Krylov子空间算法,ACM Trans。数学。软质。,第38、22页(2012年)·Zbl 1365.65185号
[25] Saad,Y.,矩阵指数算子的一些Krylov子空间近似分析,SIAM J.Numer。分析。,29, 1, 209-228 (1992) ·兹比尔074965030
[26] Shampine,L.F。;Reichelt,M.W.,Matlab ODE套件,SIAM J.Sci。计算。,18, 11-22 (1997) ·Zbl 0868.65040号
[27] Sherrat,J.A.,关于具有退化非线性扩散的反应扩散方程中的平滑前行波形式,数学。模型。自然现象。,5, 5, 64-79 (2010) ·Zbl 1202.35050号
[28] Sidje,R.B.,Expokit:计算矩阵指数的软件包,ACM Trans。数学。软质。,24, 1, 130-156 (1998) ·Zbl 0917.65063号
[29] Tokman,M.,用指数传播迭代(EPI)方法有效集成大型刚性常微分方程系统,J.Compute。物理。,213, 2, 748-776 (2006) ·兹比尔1089.65063
[30] 托克曼,M。;Loffeld,J。;Tranquilli,P.,Runge-Kutta型新的自适应指数传播迭代方法,SIAM J.Sci。计算。,34、5、A2650-A2669(2012)·Zbl 1259.65121号
[31] 塞曼,E.C.,《心跳和神经冲动的微分方程》(走向理论生物学,第4卷(1972),爱丁堡大学出版社:爱丁堡学院出版社),8-67
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。