比例微分方程边值方法的数值稳定性

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对比常微分方程来说,延迟微分方程是对现实世界模型的描述更为精准的数学模型之一。在传统的研究算法中,学者们更偏重其解析解存在性和唯一性的研究,但其进展十分缓慢。而在工程计算中,苛刻且日益增长的需求,随着电子计算机技术的渐渐完善,计算数学作为一门可以求解达到一定精确度的数值解的学科逐渐发展起来。特别是最近几年来,计算数学扩展出多方领域的发展,它们与其他学科相辅相成形成交叉学科,又成为一些充满现实意义、促进彼此进步的新兴科学。来自各个领域的学者越来越多地使用数学工具处理实际问题,并对其产生了依赖,由此也产生了越来越多的数学模型亟待解决。其中比例微分方程作为延迟微分方程的一个重要分支,它被描述为一类无限时滞的微分系统,其解析解与数值解稳定性的分析在物理学、控制科学与工程、精密仪器学等各个科学和工程分支领域都被广泛关注。边值方法及其块边值法是求解微分系统初值问题的一类较新的数值方法,也可以理解为线性多歩方法的一种推广,克服了基本方法的高相容性与稳定性不能共存的障碍,而块边值方法在时间T上采取两种划分,保证了块边值法的步长是可以改变的,有效地保证了块边值法的数值计算精度,同时允许了其运用一个有效的并行算法。本篇文章针对两类广泛应用的比例微分方程进行了研究,其一,分别讨论了几种常用的边值法处理非自治比例微分方程时的稳定性问题,得到相应结论。其二,构造了二维比例微分方程的块边值法,并分析了其数值稳定的充要条件。最后给出数值算例,验证结论。
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