【摘 要】
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本文主要讨论了三类辛算法,即辛Rung-Kutta(SRK)方法,辛PartitionedRung—Kutta(SPRK)方法及它们的组合方法应用到稳定的线性Hamilton系统时的稳定性,证明了SRK方法和它的组合方
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本文主要讨论了三类辛算法,即辛Rung-Kutta(SRK)方法,辛PartitionedRung—Kutta(SPRK)方法及它们的组合方法应用到稳定的线性Hamilton系统时的稳定性,证明了SRK方法和它的组合方法是H-稳定的,即这些辛算法的稳定域是整个实轴;对于SPRK方法,得到LobattoIIIA—IIIB方法的稳定域随着逼近阶数的增高而扩大,而它的组合方法的稳定域却随着逼近阶数的增高而减小。
人们知道,平面Hamilton系统的甲衡点分为椭圆平衡点和双曲平衡点两类,并且椭圆平衡点附近精确解的轨迹是闭曲线,而双曲平衡点附近则存在局部稳定和不稳定流形。在使用辛算法对Hamilton系统进行数值求解时,人们自然希望辛方法能够保持上述甲衡点的性质。对于具有椭圆平衡点的Hamilton系统,本文证明了SRK方法及它的组合方法,对任意的时间步长τ>0,都能保持原系统的椭圆平衡点类型;而SPRK方法及它的组合方法此时却对时间步长有一定的限制。对于具有双曲平衡点的Hamiltlon系统,得到上述三类辛方法,除去个别的时间步长外,均保持原系统的双曲平衡点类型。同时还具体给出了当时间步长满足什么条件时,辛算法可以保持平面Hamilton系统平衡点附近精确解的结构。
另一方面,利用辛映射的插值定理,给出了辛算法应用到一个凸Hamilton系统时的Nekhoroshev估计,即指数长时间内的稳定性。
最后讨论了权bi>0(i=1,…,s)的SRK方法应用到一类具有吸引集的耗散系统,数值试验和后误差分析的结果与理论分析是一致的,它们都表明:在所有的RK方法当中,这类算法能够更好的模拟系统精确解的轨迹和系统能量的耗散。
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