詹姆斯·霍尔;梅尔文·莱克 谱变分积分器。 (英语) Zbl 1359.37143号 数字。数学。 130,第4号,681-740(2015). 摘要:本文针对拉格朗日力学问题提出了一种新的变分积分器。利用伽辽金变分积分器的技术,我们构造了一个几何收敛的、辛的和动量守恒的数值积分方案。此外,我们证明了在适当的假设下,使用Galerkin技术构造的变分积分器将产生任意高阶的数值方法。特别是,如果所使用的求积公式足够精确,则所得到的Galerkin变分积分器在离散时间步长处具有收敛速度,该时间步长由有限维函数空间的近似阶限定。此外,我们还证明了由Galerkin构造产生的连续逼近曲线以离散时间步长处解的一半收敛速度收敛于时间步长的内部。我们进一步证明了某些几何不变量也能以高阶收敛,并且与这些几何不变量相关的误差与所采取的步数无关。最后,我们用几个数值例子来说明预测的收敛速度。 引用于1审查引用于25文件 MSC公司: 2015年11月37日 动力系统的离散化方法和积分器(辛、变分、几何等) 65米70 偏微分方程初值和初边值问题的谱、配置及相关方法 65页第10页 含辛积分器哈密顿系统的数值方法 70H25型 哈密尔顿原理 2015年第49季度 优化中的几何测量和积分理论、积分电流和正常电流 65升60 有限元、Rayleigh-Ritz、Galerkin和常微分方程的配置方法 关键词:变分积分器;Galerkin变分积分器;收敛速度 软件:Matlab公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{J.霍尔}和\textit{M.莱克},数字。数学。130,第4号,681--740(2015;Zbl 1359.37143) 全文: 内政部 arXiv公司 参考文献: [1] Biesiadeki,J.J.,Skeel,R.D.:多时间步法的危险。J.计算。物理学。109(2), 318-328 (1993) ·Zbl 0810.65075号 ·doi:10.1006/jcph.1993.1220 [2] Blanes,S.、Casas,F.、Farres,A.、Laskar,J.、Makazaga,J.和Murua,A.:动力学天文学中数值积分的辛分裂方法的新家族。申请。数字。数学。(2013) ·Zbl 1263.85007号 [3] Bloch,A.M.,Leok,M.Marsden,J.E.,Zenkov,D.V.:受控拉格朗日和离散推车摆系统的稳定性。摘自:第44届IEEE决策与控制会议,2005年和2005年欧洲控制会议。CDC-ECC’05,第6579-6584页。IEEE(2005) [4] Bou-Rabee,N.,Marsden,J.E.:李群上的Hamilton-Pontryagin积分器。I.简介和结构保护性能。已找到。计算。数学。9(2), 197-219 (2009) ·Zbl 1221.37166号 ·doi:10.1007/s10208-008-9030-4 [5] Bou-Rabee,N.,Owhadi,H.:随机变分积分器。IMA J.数字。分析。29(2), 421-443 (2009) ·Zbl 1171.37027号 ·doi:10.1093/imanum/drn018 [6] Bou-Rabee,N.,Owhadi,H.:随机背景下变分积分器的长程精度。SIAM J.数字。分析。48(1), 278-297 (2010) ·Zbl 1215.65012号 ·doi:10.1137/090758842 [7] Boyd,J.P.:切比雪夫和傅里叶谱方法,第2版。多佛出版公司,米诺拉(2001)·兹比尔0994.65128 [8] Calvo,M.P.,Sanz-Serna,J.M.:变步长辛积分器的发展,及其在两体问题中的应用。SIAM J.科学。计算。14(4), 936-952 (1993) ·Zbl 0785.65083号 ·数字对象标识代码:10.1137/0914057 [9] Cortés,J.,Martínez,s.:非完整积分器。非线性14(5),1365-1392(2001)·Zbl 1067.37116号 ·doi:10.1088/0951-7715/14/5/322 [10] Dal Maso,G.:Γ-收敛简介。非线性微分方程及其应用进展,8。Birkhäuser Boston Inc.,波士顿(1993)·Zbl 0816.49001号 [11] Estep,D.,French,D.:常微分方程连续Galerkin有限元方法的全局误差控制。RAIRO模式。数学。分析。数字。28(7), 815-852 (1994) ·Zbl 0822.65054号 [12] Farr,W.M.:几乎可集成系统的变分积分器。天体力学。动态。阿童木。103(2), 105-118 (2009) ·邮编:1223.70003 ·doi:10.1007/s10569-008-9172-3 [13] Farrés,A.,Laskar,J.,Blanes,s.,Casas,F.,Makazaga,J.,Murua,A.:太阳系的高精度辛积分器。《天体力学和动力学天文学》,第1-34页(2013年)·Zbl 1263.85007号 [14] Fedorov,Y.N.,Zenkov,D.V.:李群上的离散非完整LL系统。非线性18(5),2211-2241(2005)·Zbl 1084.37049号 ·doi:10.1088/0951-7715/18/5/017 [15] Fetecau,R.,Marsden,J.E.,Ortiz,M.,West,M.:非光滑拉格朗日力学和变分碰撞积分器。SIAM J.应用。动态。系统。2(3), 381-416 (2003) ·Zbl 1088.37045号 ·doi:10.1137/S111111102406038 [16] Gladman,B.,Duncan,M.,Candy,J.:天体力学中长期积分的辛积分器。天体力学。动态。阿童木。52(3), 221-240 (1991) ·Zbl 0744.70016号 ·doi:10.1007/BF00048485 [17] Hairer,E.,Lubich,C.,Wanner,G.:几何-数值积分,计算数学中的Springer系列,第31卷,第2版。柏林施普林格出版社(2006)·Zbl 1094.65125号 [18] Hairer,E.,Nörsett,S.P.,Wanner,G.:求解常微分方程I:非刚性问题。求解常微分方程。施普林格,柏林(2008)。国际标准图书编号9783540788621·Zbl 1185.65115号 [19] Hall,J.,Leok,M.:李群谱变分积分器。已找到。计算。数学。(2014)(提交,arXiv:1402.3327[math.NA])·Zbl 1377.37115号 [20] Hulme,B.L.:初值问题的一步分段多项式Galerkin方法。数学。计算。26415-426(1972年)·Zbl 0265.65038号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1972-0321301-2 [21] Kahan,W.:Pracniques:关于减少截断错误的进一步评论。Commun公司。ACM 8(1),40-48(1965)·doi:10.1145/363707.363723 [22] Lall,S.,West,M.:离散变分哈密顿力学。《物理学杂志》。A 39(19),5509-5519(2006)·Zbl 1087.49027号 [23] Larsson,S.,Thomée,V.:带数值方法的偏微分方程,应用数学教材,第45卷。施普林格,柏林(2003)·Zbl 1025.65002号 [24] Laskar,J.:关于太阳系混沌行为的数值实验。《自然》338237-238(1989)·数字对象标识代码:10.1038/338237a0 [25] Lee,T.,Leok,M.,McClamroch,N.H.:全身问题的李群变分积分器。计算。方法应用。机械。工程196(29-30),2907-2924(2007)·邮编1120.70004 ·doi:10.1016/j.cma.2007.01.017 [26] Lee,T.,Leok,M.,McClamroch,N.H.:两个球体上的拉格朗日力学和变分积分器。国际期刊数字。《方法工程》79(9),1147-1174(2009)·Zbl 1176.70004号 ·数字对象标识代码:10.1002/nme.2603 [27] Lee,T.,Leok,M.,McClamroch,N.H.:系留航天器复杂动力学的几何数值积分。在;程序。美国控制会议,第1885-1891页(2011年) [28] Leok,M.:广义Galerkin变分积分器:李群、多尺度和伪谱方法。(预印本,arXiv:math.NA/0508360)(2004)·Zbl 0744.70016号 [29] Leok,M.,Shingel,T.:延长分配变分积分器。IMA J.数字。分析。32(3),1194-1216(2012a)·Zbl 1255.65227号 ·doi:10.1093/imanum/drr042 [30] Leok,M.,Shingel,T.:构造变分积分器的一般技术。前面。数学。中国7(2),273-303(2012b)。(计算数学专刊,特邀论文)·Zbl 1257.65072号 ·doi:10.1007/s11464-012-0190-9 [31] Leok,M.,Zhang,J.:离散哈密顿变分积分器。IMA J.数字。分析。31(4), 1497-1532 (2011) ·兹比尔1232.65177 ·doi:10.1093/imanum/drq027 [32] Lew,A.,Marsden,J.E.,Ortiz,M.,West,M.:异步变分积分器。拱门。定额。机械。分析。167(2), 85-146 (2003) ·Zbl 1055.74041号 ·doi:10.1007/s00205-002-0212-y [33] Leyendecker,S.、Ober-Blöbaum,S.,Marsden,J.E.、Ortiz,M.:约束系统的离散力学和最优控制。最佳方案。控制应用程序。方法31(6),505-528(2010)·Zbl 1211.49039号 ·doi:10.1002/oca.912 [34] Marsden,J.E.,Ratiu,T.S.:力学和对称导论:经典力学系统的基本阐述。应用数学课文。Springer,纽约(1999)。国际标准图书编号9780387986432·Zbl 0933.70003号 [35] Marsden,J.E.,West,M.:离散力学和变分积分器。Acta Numer公司。10, 357-514 (2001) ·兹比尔1123.37327 ·doi:10.1017/S096249290100006X号 [36] Marsden,J.E.、Patrick,G.W.、Shkoller,S.:多辛几何、变分积分器和非线性偏微分方程。Commun公司。数学。物理学。199(2), 351-395 (1998) ·Zbl 0951.70002号 ·doi:10.1007/s002200050505 [37] McLachlan,R.,Perlmutter,M.:非完整力学系统的积分器。非线性科学杂志。16(4),283-328(2006)·Zbl 1104.37043号 ·doi:10.1007/s00332-005-0698-1 [38] Müller,S.,Ortiz,M.:关于离散动力学和变分积分器的Γ-收敛性。非线性科学杂志。14(3), 279-296 (2004) ·Zbl 1136.37350号 ·doi:10.1007/BF02666023 [39] 美国国家航空航天局。喷气推进实验室地平线系统在线太阳系数据和星历表(2012年)。http://ssd.jpl.nasa.gov/?地平线 ·Zbl 1221.37166号 [40] Patrick,G.W.,Cuell,C.:无约束拉格朗日系统变分积分器的误差分析。数字。数学。113(2), 243-264 (2009) ·Zbl 1177.65119号 ·doi:10.1007/s00211-009-0245-3 [41] Stern,A.、Tong,Y.、Desbrun,M.、Marsden,J.E.:变分积分器和离散微分形式的几何计算电动力学。收录于:《几何、力学和动力学:杰里·马斯登的遗产》,Fields Inst.Commun。柏林施普林格出版社(2014年出版)·Zbl 1337.78014号 [42] Sussman,G.J.,Wisdom,J.:太阳系的混沌进化。技术报告,DTIC文件(1992)·Zbl 1226.85001号 [43] Trefethen,法律公告:MATLAB中的光谱方法,软件、环境和工具,第10卷。费城工业和应用数学学会(SIAM)(2000年)·Zbl 0953.68643号 ·doi:10.1137/1.978089878719598 [44] Vankerschaver,J.,Liao,C.,Leok,M.:生成泛函和拉格朗日偏微分方程。数学杂志。物理学。54(8), 082901 (2013). (22页)·Zbl 1302.70062号 ·doi:10.1063/1.4817391 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。