一种求解Bessel型高振荡积分的数值方法

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高振荡函数的积分问题在电磁计算,量子力学,信号处理等实际应用中是一个核心的研究方向,问题的关键就是如何给出高振荡函数积分的高效数值算法。因为用Gauss、Newton-Cotes等传统的积分法则来求解高振荡积分是失效的,因此我们必须寻找新的高效的数值方法。近年来有很多高效的高振荡积分数值算法相继被提出来,例如:Filon法,Levin法,数值最速下降法等。  其有关中Bessel类型振荡积分是高振荡积分的核心问题之一,目前Bessel类型高振荡积分有以下三种主要方法:Filon法、Levin法、最速下降法。本文旨在基于Filon法和最速下降法的思想给出Bessel型函数积分的一种高效的数值算法,最后给出相应的数值实验,从而来验证本文方法的高效性。  第一章,讨论了一些常用的高振荡函数积分算法,并分析了它们之间的优缺点和相互联系。  第二章,介绍了有限区间和无限区间的Fourier型积分,重点介绍了最速下降法和Filon型方法,以及将两者结合在一起求解Fourier型积分。然后将上述方法推广到Bessel型积分,并给出了相应的误差分析。最后将该方法推广到Airy型积分。  第三章,数值实验。我们用第二章中提出的方法来计算Fourier型和Bessel型高振荡积分,并通过实验结果来验证方法的收敛性和误差阶的准确性。最后我们通过数值实验来说明本文方法要比Filon法求解Bessel型高振荡积分更高效。
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