×

一种基于傅里叶扩展的数值积分格式,用于弱奇异核卷积的快速高阶逼近。 (英语) Zbl 07105508号

小结:对于涉及弱奇异核的卷积积分的高阶近似,计算效率高的数值方法有许多实际应用,包括发展积分方程数值解的快速求积方法。这个方向上的大多数快速技术都利用积分的均匀网格离散化,这有助于在大小为(n)的网格上使用FFT进行计算。然而,一般来说,当被积函数没有平滑的周期扩张时,所得到的误差随着\(n)的增加而缓慢收敛。事实上,这种扩展通常是不连续的,因此,它们通过截断傅立叶级数的近似受到吉布斯振荡的影响。在本文中,我们提出并分析了一种基于傅里叶扩展方法的(O(n(log n))格式,用于消除这种不需要的振荡,该格式不仅具有高阶收敛性,而且实现起来相对简单。我们包括理论误差分析以及各种数值实验来证明其有效性。

理学硕士:

65日第15天 函数逼近算法
65兰特 积分变换的数值方法
65吨40 三角逼近和插值的数值方法
44A35型 卷积作为积分变换
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] B.Adcock、D.Huybrechs和J.Martin-Vaquero,关于Fourier扩张的数值稳定性,找到。计算。数学。,14(2014),第635-687页·Zbl 1298.65198号
[2] J.Aguilar和Y.Chen,二维对数奇异函数的高阶修正梯形求积规则,计算。数学。申请。,44(2002),第1031-1039页·Zbl 1036.65026号
[3] J.Aguilar和Y.Chen,三维库仑势的高阶修正梯形求积规则,计算。数学。申请。,49(2005),第625-631页·Zbl 1074.65027号
[4] N.Albin和O.P.Bruno,一般区域中可压缩Navier-Stokes方程的谱FC解算器I:显式时间步长,J.计算。物理。,230(2011年),第6248-6270页·Zbl 1419.76488号
[5] F.Amlani和O.P.Bruno,基于FC-的一般三维弹性动力学问题谱求解器,J.计算。物理。,307(2016),第333-354页·Zbl 1351.74162号
[6] B.K.Alpert,混合高斯三角求积规则,SIAM J.科学。计算。,20(1999),第1551-1584页·Zbl 0933.41019号
[7] A.Averbuch、L.Vozovoi和M.Israel,基于改进傅里叶方法的快速直接椭圆解算器,数字。《算法》,15(1997),第287-313页·Zbl 0892.65069号
[8] J.P.博伊德,第一类、第二类和第三类傅里叶扩展数值算法的比较,J.计算。物理。,178(2002),第118-160页·Zbl 0999.65132号
[9] C.布雷津斯基,用于过滤一系列函数和处理吉布斯现象的外推算法,数字。《算法》,36(2004),第309-329页·Zbl 1071.42003号
[10] O.P.Bruno和E.M.Hyde,二维非均匀介质散射的高阶傅里叶近似,SIAM J.数字。分析。,42(2005),第2298-2319页·Zbl 1128.65106号
[11] O.P.Bruno和M.Lyon,一般光滑域的高阶无条件稳定FC-AD解算器I.基本元素,J.计算。物理。,229(2010),第2009-2033页·Zbl 1185.65184号
[12] O.P.Bruno、Y.Hana和M.M.Pohlman,通过傅里叶延拓分析精确、高阶地表示复杂三维曲面,J.计算。物理。,227(2007),第1094-1125页·Zbl 1128.65017号
[13] T.A.Driscoll和B.Fornberg,一种基于Padeí的克服Gibbs现象的算法,数字。《算法》,26(2001),第77-92页·Zbl 0973.65133号
[14] R.Duan和V.Rokhlin,二维散射问题解的高阶求积,J.计算。物理。,228(2009),第2152-2174页·Zbl 1161.65358号
[15] M.Elghaoui和R.Pasquetti,谱嵌入方法在对流扩散方程中的应用,J.计算。物理。,125(1996),第464-476页·Zbl 0852.65086号
[16] P.P.Ewald,Die berechnung optischer und elektrostatischer gitterpotentiale公司、Ann.Phys.、。,369(1921),第253-287页。
[17] M.Garbey,傅里叶基叠加原理的一些应用,SIAM J.科学。计算,22(2000),第1087-1116页·Zbl 0980.65109号
[18] M.Garbey和D.Tromeur-Dervout,用傅里叶方法求解非周期不可压缩Navier-Stokes方程的一种新的并行求解器:在前沿聚合中的应用,J.计算。物理。,145(1998),第316-331页·Zbl 0926.76084号
[19] J.F.Geer,使用傅立叶级数部分和的有理三角近似,《科学杂志》。计算。,10(1995年),第325-356页·Zbl 0844.42004号
[20] J.F.Geer和N.S.Banerjee,分段光滑周期函数的指数精确逼近,《科学杂志》。计算。,12(1997年),第253-287页·Zbl 0905.42003年
[21] J.W.Gibbs,傅里叶级数,《自然》杂志,第59期(1898年),第200页。
[22] J.W.Gibbs,傅里叶级数《自然》,59(1899),第606页。
[23] D.Gottlieb和C.W.Shu,不连续波的傅里叶方法的分辨率特性,计算。方法应用。机械。工程,116(1994),第27-37页·Zbl 0831.65016号
[24] D.Gottlieb和C.W.Shu,关于Gibbs现象IV:从分段解析函数的Gegenbauer部分和恢复子区间的指数精度,数学。公司。,64(1995),第1081-1095页·Zbl 0852.42018号
[25] D.Gottlieb和C.W.Shu,关于Gibbs现象V:从分段解析函数的配点值恢复指数精度,数字。数学。,71(1995),第551-526页·Zbl 0852.42019号
[26] D.Gottlieb和C.W.Shu,关于Gibbs现象III:从分段解析函数的谱部分和恢复子区间内的指数精度,SIAM J.数字。分析。,33(1996年),第280-290页·Zbl 0852.42017号
[27] D.Gottlieb和C.W.Shu,吉布斯现象及其解决方法SIAM Rev.,39(1997),第644-668页·Zbl 0885.42003号
[28] D.Gottlieb、C.-W.Shu、A.Solomonoff和H.Vandeven,关于吉布斯现象1:从非周期分析函数的傅立叶部分和恢复指数精度,J.计算。申请。数学。,43(1992),第81-98页·Zbl 0781.42022号
[29] E.Hewitt和R.E.Hewitt,吉布斯-威尔布拉汉姆现象:傅立叶分析中的一个插曲,建筑。历史。精确科学。,21(1979)第129-160页·Zbl 0424.42002号
[30] D.Huybrechs,关于非周期函数的Fourier扩张,SIAM J.数字。分析。,47(2010年),第4326-4355页·Zbl 1209.65153号
[31] E.M.Hyde和O.P.Bruno,三维可穿透物体散射的快速高阶解算器,J.计算。物理。,202(2005),第236-261页·Zbl 1063.65132号
[32] S.Kapur和V.Rokhlin,奇异函数的高阶修正梯形求积规则,SIAM J.数字。分析。,34(1997)第1331-1356页·Zbl 0891.65019号
[33] P.Kolm和V.Rokhlin,奇异积分和超奇异积分的数值求积,计算。数学。申请。,41(2001),第327-352页·Zbl 0985.65016号
[34] R.Kress,角点区域边界积分方程的Nystro¨m方法,数字。数学。,58(1990年),第145-161页·Zbl 0707.65078号
[35] 里昂先生,傅里叶延拓的快速算法,SIAM J.科学。计算。,33(2011),第3241-3260页·Zbl 1255.65253号
[36] O.Marin、O.Runborg和A.-K.Tornberg,一类奇异函数的修正梯形规则IMA J.数字。分析。,34(2014),第1509-1540页·Zbl 1304.65115号
[37] R.Matthysen和D.Huybrechs,计算任意长度傅里叶扩展的快速算法,SIAM J.科学。计算。,38(2016),第A899-A922页·Zbl 1337.65181号
[38] R.Matthysen和D.Huybrechs,基于Fourier扩展框架的任意域函数逼近,SIAM J.数字。分析。,56(2018),第1360-1385页·Zbl 1404.33019号
[39] D.Potts、G.Steidl和A.Nieslony,非等间距节点径向核的快速卷积,数字。数学。,98(2004),第329-351页·Zbl 1056.65146号
[40] D.Potts和N.Van Buggenhout,球面上的傅里叶展开和采样,载于《第12届国际抽样理论与应用会议论文集》,2017年,第82-86页。
[41] V.Rokhlin,奇异函数的端点修正梯形求积规则,计算。数学。申请。,20(1990年),第51-62页·Zbl 0716.65017号
[42] H.Wilbraham,关于某一周期函数剑桥都柏林数学。J.,3(1848),第198-201页。
[43] K.Xu、A.P.Austin和K.Wei,基于傅里叶扩展的紧支撑函数卷积快速算法,SIAM J.科学。计算。,39(2017),第A3089-A3106页·Zbl 1379.65096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。