Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634655)
Контекстум
.
Доклады Академии Наук

Доклады Академии Наук №18 2017 (611,00 руб.)

0   0
Страниц379
ID557906
АннотацияОдин из крупнейших в мире научных журналов, орган Президиума Российской академии наук. Основное назначение журнала – прежде всего в публикации сообщений о крупных научных исследованиях, имеющих приоритетный характер, и оригинальных, нигде ранее не опубликованных исследованиях в области физико-математических, технических, геологических и биологических наук.
Доклады Академии Наук .— Москва : НАУКА, 1922 .— 2017 .— №18 .— 379 с. — URL: https://rucont.ru/efd/557906 (дата обращения: 23.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Комплекс индуцирует пространство ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 475 № 6 2017 v a L () 2 Ω подтверждают справедливость оценки (6), (7) для σ≤ σ . <...> ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 474 № 6 2017 СОДЕРЖАНИЕ Том 474, номер 6, 2017 МАТЕМАТИКА Задача сопряжения для дифференциальных уравнений нечётного порядка с двумя временными переменными и с меняющимся направлением эволюции А. И. Кожанов, С. В. Потапова Об изоморфизме гильбертовых пространств с воспроизводящим ядром В. В. Напалков, В. В. Напалков-мл. <...> Смешанная задача для волнового уравнения с суммируемым потенциалом и ненулевой начальной скоростью А. П. Хромов МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА Неоднородное уравнение Бюргерса с модульной нелинейностью: возбуждение и эволюция интенсивных волн О. В. Руденко ТЕОРИЯ УПРАВЛЕНИЯ Логико-оптимизационный подход в задачах преследования группы целей С. Н. Васильев, А. А. Галяев ФИЗИКА Микрополосковый трёхмодовый резонатор и миниатюрный фильтр на его основе со сверхширокой полосой пропускания Б. А. Беляев, С.А. Ходенков, Ан. <...> Собко МЕХАНИКА Анализ зависимости глобальной нагрузки от механических параметров льда при взаимодействии ледяного поля с конструкцией В. А. Бирюков, В. А. Миряха, И. Б. Петров ХИМИЯ Новый метод синтеза комплексов металлов с анионом транс-[B20H18]2– В. В. Авдеева, Е. А. Малинина, Л. В. Гоева, Н. Т. Кузнецов ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Процессы самоорганизации и синтез наноструктурированных микрочастиц серебра в растворах AgNO3 с изменяемыми значениями рН А. Г. Гнедовец, А. Б. Анкудинов, В. А. Зеленский, И. В. Трегубова, М. И. Алымов 703 696 692 687 682 675 671 668 661 665 700 Свободные радикалы при фотолизе смешанных фосфониево-иодониевых илидов и в их реакциях с ацетиленами Т. Д. Некипелова, В. В. Каспаров, А. Л. Коварский, А. Х. Воробьев, Т. А. Подругина, Д. С. Виноградов, В. А. Кузьмин, Н. С. Зефиров ГЕОЛОГИЯ Причины вспышки продуктивности микрофитопланктона в позднеолигоценовом Туртасском озере-море (Западная Сибирь) О. Б. Кузьмина <...>
Доклады_Академии_Наук_№18_2017.pdf
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2017, том 475, № 6, с. 605–608 МАТЕМАТИКА УДК 517.958 О ТОЧНОСТИ АПОСТЕРИОРНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАЖОРАНТ ПОГРЕШНОСТИ ПРИБЛИЖЁННЫХ РЕШЕНИЙ ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ Представлено академиком РАН А.Н. Коноваловым 22.03.2017 г. © 2017 г. В. Г. Корнеев Поступило 22.03.2017 г. В сообщении получена новая апостериорная функциональная мажоранта погрешности приближённых решений эллиптического уравнения порядка 2n, n ≥ 1, с произвольным неотрицательным постоянным коэффициентом σ ≥ 0 в младшем члене вида σu, где u – решение уравнения. Она существенно уточняет известную мажоранту Обэна, которая теряет смысл при σ ≡ 0 и огрубляет оценку погрешности при σ из значительной окрестности нуля, а также другие мажоранты, полученные в последние десятилетия для случая σ ≡ 0. Показано, что при применении к решениям метода конечных элементов на квазиоднородных сетках новая апостериорная мажоранта неулучшаема по порядку точности, совпадающему с порядком точности неулучшаемых априорных оценок погрешности. DOI: 10.7868/S086956521724001X Для контроля погрешности приближённых решений уравнений в частных производных и построения адаптивных алгоритмов применяются апостериорные оценки погрешности. Такие оценки должны быть достаточно точными и иметь линейную или близкую к линейной вычислительную сложность. В связи с первым требованием естественно ожидать, что апостериорная оценка должна быть согласованной, т.е. иметь одинаковый порядок точности с неулучшаемой априорной оценкой. Апостериорными функциональными мажорантами погрешности называют оценки, обладающие значительной общностью и иногда другими положительными свойствами. Наиболее ранняя мажоранта такого типа была предложена Ж.-П. Обэном [1]. Для приближенных решений задачи (4) в условиях теоремы 1 она имеет вид (6), причём Θ=1 и θ= σ рихле для уравнения Пуассона ∆+σ= ∈Ω m,| 0,⊂= границей. При σ≡ 0 для погрешности его приближений в [2] получена мажоранта ∀ε > R ∂Ω Санкт-Петербургский государственный университет Е-mаil: vad.korneev2011@yandex.ru 605 uu fx 1 для всех σ> 0. Очевидно, при σ→ 0 точность мажоранты ухудшается и при σ= 0 она утрачивает смысл. Пусть для простоты u – решение задачи Ди–(), xu в области с липшицевой (0) +  () () ∇− ≤+ε∇ ++() Ω1 1 vvz  u ΩΩ LL 22 22 1 ++ε  cf ,   где () ()Ω= ΩL     ∇⋅ − () z L 2 2 Ω соответственно, а Ωc – постоянная из неравенства Фридрихса. В [3, 4] для повышения точности вектор z находился путём корректировки произвольного вектора y, в частности приближённого вектора потока =∇y v ∂Ω= }|0 и () {Ω= ():Hy∈Ω di y L () 2 0():: 11 ,div L Ω= ∈Ωv ∈Ω { v до вектора, точно удовлетворяющего уравнению баланса. В результате в оценке типа (1) выражение под знаком первой нормы правой части упрощалось или обращалось в ноль, а под знаком второй нормы оказывалась сумма одномерных интегралов от невязки. В случае σ= cons ≥ 2 || ||2 ⋅= ⋅+σ⋅ΩH () 1 ||vv ΩL () 1 –( z1) u || ≤+ε∇ ++ 2 2 2 σ+ ε f ––div.σv z cΩ(1 +ε) L () 2 2 Ω (2) 2 L (), 2 t0, если обозначить Ω то согласно [5] () (1) L () ,m22 v и z – произвольные функция и вектор-функция изHH() 2 v},
Стр.1
606 КОРНЕЕВ Попытки улучшить мажоранту Ж.-П. Обэна, чтобы она обеспечивала приемлемую точность при всех σ≥ 0, делались и в других работах, см. [6]. Перечисленные мажоранты успешно применялись при численном решении некоторых задач. Тем не менее они, как и некоторые другие мажоранты для случаев уравнений 2-го и 4-го порядков, включая уравнения с σ≥ 0 из некоторой (достаточно большой, как будет видно из дальнейшего) окрестности нуля, не относятся к классу согласованных. При этом огрубление ими погрешности решений, например, м. к. э. (метода конечных элементов) может быть значительным: для решений эллиптических уравнений порядка 2 n в O n раз. Цель настоящей работы – полу() h − чить более точные согласованные апостериорные мажоранты погрешности, порядки точности которых такие же, как в неулучшаемых априорных оценках. Например, из излагаемых результатов вытекает, что при использовании линейных конечных элементов и при fL2 множитель ∈Ω ch c = qq 2,, ),m… ПустьDx xx q = (q1, m ≤ 3, и qk – целые неотри2,const, если принять, например, ε= 1. q qvv 1 положительно определённая на Ω⊂ R ,m ∂Ω – граница области Ω. Границу ∂Ω и коэффициенс коэффициентами ∈Ω ax ∞L() A ax ={( )} , q,p y {} n p y p = упорядочим так, что {} Ay операторы , *DD и L посредством выражений = () = ∑ () = q,p p n Dvv ww Da Dw qp n * A (1). q q qp , p , aw (,)( ) n (, )v формулой Грина def qp {} ,pn p D = D* y ∑(1), q n =− () = q q q Dy LD D ∑ ()== − = Последний из них ассоциирован с билинейной формой aw =+ ∑ κγ nk (,)( ,) ,ii in vv Lww == = Ω ||,| |∑ ∫aD wD dx q,p pq vv (3) 0–1 Ω∂Ω ≤≤ в которой γk и κk – дифференциальные операторы порядков k и −− щие существенным и естественным краевым условиям для оператора L, а (,), Ω = ∫ Ω 21, соответствуюwwdxvv и ay , p и введём дифференциальные =∂ ∂∂ …∂12 m 2 m q /, qq цательные числа, | q | = q1 + q2 + ... + qm, = q,p qp n – симметричная матрица (), равномерно ты аq,p везде, где нет уточнений, предполагаем достаточно гладкими. Коффициенты векторов (вектор-функций) = () q в (1) перед второй нормой справа должен иметь вид () (,). wwdsvv Мы опускаем описания опе∂Ω = ∫ ∂Ω раторов κk и соответствующих им операторов βk, κ= Dβ uu () Ω= () 2 =∈ Ω∈ ΩL Hw∈Ω ∈ΩHw L yL y():()2* 2 {} ||() (,)(): D ||uu uu au u,(,), 0≤ =const, =+σ= σ 2 2 1/2 aL() 2 Ω 2 a ]| y |[ = [y, y]Ω 1/2, ]| y |[A = [y, Ay]Ω 1/2, [,]. yz Ω = ∫ Ω yzdx  В качестве модельной рассмотрим краевую задачу R L +σ=∈Ω⊂ ∂Ω kk kk ∂Ω 1. γ=ψ≤ ≤ κ=ψ+ ≤≤ − uu fx x uk j uj kn задачи ∈Ω то под σ* понимаем величину в неравенстве Ес л и ∈Ω =∈ Ωγ =ψ∂ΩHH u 0≤≤ }kj – какое-либо приближение решения uH , vv n 0 ()   u − v L () ≤σΩ 2 2 −1 u − v a 2 краевой задачи (4), v – произвольная функция из пространства () Те о р е м а 1. Пусть ∈Ω H Ωn uH , 0 L – решение n 0 () и ∈Ωz H(, )*D – произвольная вектор-функция, удовлетворяющая краевым условиям β=ψ∂Ωz |kk для +≤ ≤−jk n 11. Тогда при любом σ≥ 0 выполняется оценка ≤σ,σ ,, ,= =Θ ]|Az  (6)   κ= σ σ*  M()f 2 D −| θ−σ− ∗z L ()], v–uv vv 2 ∗ [+1 A − f D 2 2 Ω в которой Θ и θ суть непрерывные функции от вида Θ= +κ σ∈ σ σσ      1 ,[0, 1, >; 2 * ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 475 № 6 2017 *], z * . (5) 0() {( ): |, nn kk (),; m |, 0; |, 11, (4) со смешанными краевыми условиями, считая для простоты ≥j nn () , LL 2 Далее используются кроме того пространства С.Л. Соболева пространствa Ω= {} H(Ω, D*) = и нормы kkA , которые можно найти в [1, 7]. HW Ω ,kk
Стр.2
О ТОЧНОСТИ АПОСТЕРИОРНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАЖОРАНТ... θ= σ σ∈ σ σ        = 1,[0, σ> σ* ab ab aa bb() () ab ≥kk и ε> 0 . Для погрешности =− позволяют получить 11 22 ,0 || ||2 =, −+ ,σ +− ≤ ≤, +ε ,| −| + 2 [( )]Ω (( 12/ AA Az −1 Ω +σ ,= ,− + +, −+σ, = DDvv ∗z eu ee ee f aeeee () [( )] (( )) () =, −+ −+ −1 ee DD Ω ∗ ΩΩ D [] v DDv Ω eaee ee eu Az zA AA Az =, +σ ,= D Ω () ()Ω e D zAD ))Ω {( )( )} ][ 1 Dv Ω + ε −σ−.v D f  (8) ∗z L () 2 } приводит к оценке   uu 2vv ()L Ω ≤+ σ−σ β σ   1( ∗ ) ∗ −+σ− ≤ 2 2 a 2 ∗ ∗   +−βσ −σ +σ − v 2 [(1)() ]. (9)  −+ u   u Оценки (8) и (9) при β= +κ 1 1 условий: А) в (4) =− и HL ,cc A,const; В) на Ω задан комплекс геометрически совfL Ω2 n uc f22 ()≤  () =Ω = задача (4) имеет решение ∈Ω ΩΩ оо () местных конечных элементов, удовлетворяющий обобщённым условиям квазиоднородности с параметром сетки h , см. [8, 9], где h – максимальный из диаметров конечных элементов. Комплекс индуцирует пространство ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 475 № 6 2017 v a L () 2 Ω подтверждают справедливость оценки (6), (7) для σ≤ σ .* Сформулируем несколько дополнительных jn 1 ψ≡0k для =… −kn 0,1, ,1; Б) область Ω и матрица А таковы, что при σ≡ 0 ∀∈ () uH ()n2 Обэна, совпадающая с оценкой (6), (7) для σ≥ σ ,* см. [1, теоремы 10.1.4, 10.1.6]. Для значений σ≤ σ* полагаем =σ ,* Из (8) при ε= σ непосредственно следует оценка что при β∈ (0,1] с помощью (5) 12/ { Az −1 2 A +≤ +ε 1 ww − 2 1 +ε 2 2 1,. * *], (7)  −≤ ≤ ′ ≤ V Ω⊂ ΩH() ∀∈ ΩwH ()l I h 0 nl l, где I – линейный оператор. Положительное целое l характеризует, очеww ch w H (), k = 0, 1, ..., n, H () k Ω В основе доказательства лежат формула Грина (3) при краевых условиях (4), равенство LD*AD и неравенство Коши 21 21/2 eu 21/2 для любых v они kl , lk′− l ′ Ω видно, степень точности метода. Условие А) введено лишь с целью избежать учёта оценок аппроксимации главных и естественных краевых условий. Введём также обозначения µµ для положительных постоянных в неравенствах µ≤ ≤µ ∀∈Ωx 12 , матрица. Л е м м а 1. Пусть выполняются условия А), стоянной ccc ,nt snlnmin( ,) и = min(2, ). Б), В), ∈Ω ≥  uH (), r † tnl = µ µ   получим 22 откуда следует, что при таких f лемма применима по крайней мере к м.к.э. порядка точuc fHL n()≤  () ΩΩпри ∀σ ≥ 0, ности ∀= +…hl nn 1, ,2 . Дополнительно ee для =−femfem и l,, n в доказательстве леммы используются неравенство  ≤ fe LLm () fe ()22 fe =− ΩΩ eu u (4) и ufe – решение м.к.э. для той же задачи при σ≡ 0, и оценка для  Ω ма Нитше [10]. Для =n 1 и σ= 0 лемма доказана в [11]. С ле д с т в ие 1. Согласно теореме 1 и лемме 1 при ≥ 2 и σ≤ σ* для погрешности efem решений eu u ,fe где ufem – решение м. к.э. для задачи e Lfe ()2 посредством приёln м.к.э. имеем апостериорную оценку D || −≤fem uu||2 2 1 ch † +σ 2n ch fufem †  , D ∗ 2 L () 2 Ω ]| −+ufem 2 +−σ−  2n м. к. э. повышенной гладкости, т. е. VV h Ω= Ω⊂ Ω () () h (2n) H (), 2n что характерно для изогеометрических м. к. э., получивших распространение при решении эллиптических уравнений 2-го порядка [12]. Действительно, пусть ∈Ω ≥uH ln(),2 , l H k kl , место оценки скорости сходимости lk ufem  −≤ =… Ω uufem () ch u H Ω 0,1, ,2 . − kn ∈Ω () V h (), n 2 l(), имеют (11) Az z |[A−1 (10) относящуюся к согласованным. Согласованность очевидна при применении Eсли ∈Ω то, опираясь на условие Б), 2 o fL , 2 () 2 1     , где =− rn. Тогда σ≤ − ch s 1 * † 12 где I – единичная II,, A 2 с по607 n(), в котором для некоторого ≥ найдётся такое приближение w,I что ln ε
Стр.3