随机微分方程的Runge-Kutta数值解法

提出了求解一类随机常微分方程(SODEs)的3种Runge-Kutta格式:显式Runge-Kutta格式、半隐式Runge-Kutta格式和隐式Runge-Kutta格式.讨论了这3种Runge-Kutta格式的T稳定条件,并给出了部分数值实验结果.     

求解随机微分方程几类数值计算格式的分析

讨论随机微分方程的几类数值计算格式,构造了求解非线性随机微分方程隐格式的预估校正算法,并利用这些数值算法进行了数值实验,分析比较了各种格式的平均全局误差.数值结果表明,Euler方法和Milstein方法的显格式和半隐格式的计算精度比隐格式高.     

求解随机微分方程PL方法和RS方法的稳定性

文章给出了随机微分方程的二阶Runge-Kutta方法的算法格式,研究了PL方法和RS方法用于求解线性检验方程的均方稳定、指数稳定和T-稳定的条件,并证明了对于Stratonovich型随机微分方程的一种特殊形式——线性检验方程,均方稳定和指数稳定的等价性。     

解系数间断随机微分方程的Heun法

使用Heun法求解系数间断的随机微分方程, 给出了数值计算格式, 并讨论了格式的弱收敛性. 数值实验表明, 与Euler法相比, Heun法求解系数间断的随机微分方程收敛速度更快.     

一类随机微分方程Runge-Kutta方法的指数稳定性

为进一步研究随机微分方程的稳定性,给出了随机微分方程的二级Runge-Kutta方法的算法格式,研究了二级显式随机Runge-Kutta方法的均方稳定和指数稳定的条件,并证明了对于线性检验方程,均方稳定性和指数稳定性的关系.     

随机常微分方程的几种数值求解方法及其应用*

随机微分方程是概率论与确定性微分方程相结合的产物,与确定性微分方程精确解的求解相比,随机微分方程精确解的求解是十分困难的。于是针对近几十年来兴起的热门边缘学科——随机微分方程的求解方法,提出了求随机微分方程数值解的方法应用及比较。讨论了求解随机微分方程数值解的方法,即Euler-Maruyama方法、Milstein方法和Runge-Kutta方法,并应用几个实例比较了在不同布朗运动影响下随机微分方程的精确解与确定性微分方程的精确解的不同之处,还比较了不同数值方法的求解结果及数值解与精确解的误差;编程图示结果表明:Milstein方法和Runge-Kutta方法的数值解比Euler-Maruyama方法更接近真解,这些与理论分析是一致的,该结论对随机常微分方程数值求解理论方法的应用具有一定的指导意义。     

多时滞泛函微分方程初值问题的一种数值处理方法

本文研究了多时滞泛函微分方程初值问题的数值处理.通过对处理非时滞系统一种隐式格式Runge-Kutta方法的修正,提出一种数值处理该类问题的简单实用迭代格式.     

求解随机微分方程的一个新的数值格式

从一维随机微分方程的积分方程形式出发,结合Simpson公式和Milstein方法的离散思想,建立了一个求解一维随机微分方程的新的数值格式。数值算例表明本文构造的数值格式要比经典的Milstein法的逼近效果好。     

求解随机微分方程的三级半隐式随机龙格库塔方法

构造了求解Stratonovich随机微分方程的三级半隐式随机龙格库塔方法, 给出了其两种数值格式, 并讨论了方法的数值稳定性和计算精度. 与同阶方法相比, 所给方法具有更优越的稳定性和计算精度.     

一类随机生态系统的分岔行为和稳定性研究

建立了外界激励下湖泊富营养化随机生态系统模型,基于Stratonovich-Khasminiskii随机平均原理,利用FPK方法,研究了该随机生态系统的分岔行为;采用随机微分方程四阶Runge-Kutta格式,选用500条样本路径,并做平均,通过对该随机模型进行数值模拟,讨论了噪声强度对该生态系统稳定性和稳态转换情况的影响.结果表明,对应于不同的营养盐输入率,磷浓度的平稳概率密度函数分布随噪声强度的变化而变化;同时,该外界激励下湖泊富营养化随机生态系统仍然存在双稳态,在双稳态区域,直接影响磷浓度的随机干扰使生态系统变得不稳定;并且一定的外界干扰强度可以使生态系统发生跃迁.     

二阶动力学方程数值积分的一种新格式

许多动力学问题归结为求解一个二阶常微分方程组.本文提出了适用于二阶方程组的一种包含不同阶次公式的自动调节步长数值积分格式,对方法的稳定性进行了分析,并给出了数值计算例子,说明了在同样的精度要求下,与传统的Runge-Kutta 法相比,这种新格式可以节省计算机时.     

对流方程的六阶中心差分格式

有限差分方法是微分方程数值解法中发展最早、理论最完善、应用最广泛的计算方法之一．利用待定系数法构造了对流方程的中心有限差分格式,利用Taylor级数展开推导出了该差分格式的修正偏微分方程（MPDE）,采用数值余项效应分析方法从空间离散方面改进了该格式．利用高阶TVD Runge-Kutta方法从时间离散方面改进了该格式．利用Richardson外推方法在不增加计算复杂度的前提下改革了原格式．数值实验表明本文讨论的3种方法在差分格式改进和优化中的有效性．本文讨论的方法也可以用于其他偏微分方程有限差分方法的构造中．     

两步Runge-Kutta方法求解延迟微分方程的GPL-稳定性

主要研究了两步Runge-Kutta方法求解延迟系统方程的稳定性.首先讨论了两步Runge-Kutta方法求解常微分方程数值解的L-稳定性,给出L-稳定性的充分性条件,然后讨论延迟微分方程的GPL-稳定性,得到延迟微分方程是GPL-稳定的充要条件是它是L-稳定的.     

多辛Preissman格式及其应用

主要讨论了用于求解多辛哈密尔顿系统的多辛Preissman格式及其简单应用.根据多辛格式必须满足离散的多辛守恒律的基本思想,从Runge-Kutta方法入手,推导出其为多辛格式的充分条件,进而得到了多辛的中点格式,同时举例说明的它在偏微分方程数值求解中的应用.     

谱配置法求解常微分方程初值问题的超收敛性

研究了常微分方程初值问题的谱配置方法 .针对一阶和二阶线性常微分方程初值问题,基于Legendre-Gauss点提出了相应的谱配置方法,并给出了具体的计算格式.最后,通过一些数值算例探讨了所提Legendre-Gauss谱配置方法的超收敛性.     

中立型混合随机偏微分方程的数值分析

大多数随机偏微分方程解析解不可能表达出来.近年来,对随机偏微分方程数值格式的研究越来越多.该文主要考虑中立型混合随机偏微分方程数值解的收敛率.首先使用Galerkin方法给出空间上离散化,然后使用随机指数积分器给出时间上离散化,利用半群性质及随机分析工具得到这类方程数值解的收敛率.推广了有限维随机方程的相关结果.     

基于通量分裂的一维溃坝洪水时空二阶精度格式研究

利用通量分裂方法和泰勒级数展开方法导出了圣维南方程组空间离散项的二阶精度格式,并采用Runge-Kutta方法计算时间离散项,使离散格式达到时空二阶精度。采用所建立的二阶精度格式对一维溃坝洪水进行数值模拟,从模拟结果可知,新格式具有自动捕捉激波的能力,数值解在间断波附近没有出现数值振荡,计算结果与理论解吻合很好,表明所建立的二阶精度格式能够很好地模拟溃坝波的演进过程。     

二阶双曲型方程的C^0-连续一次有限元法

对于二阶常微分方程初值问题,构造了C0-连续一次有限元法计算格式,通过直接计算的方法证明了误差估计,并利用数值实验验证了理论分析结果.对于二阶波动方程,构造了C0一次有限元法的计算格式,证明了解的存在惟一性,利用数值实验验证了该方法的有效性.     

基于量子扩散理论的量子动力学过程仿真

在分析系统和环境的相互作用的基础上,首先研究了主方程模型描述的开放量子系统的随机动力学特征,得到了表征系统消相干因素的Lindblad算符和描述系统量子态演化规律的量子随机微分方程;然后根据微分方程的形式,采用了一种迭代算法,实现了表征系统演化特征的约化密度算符的数值模拟,并给出一个卖例,与经典Runge-Kutta迭代算法的比较,验证了其实用性和优越性;最后分析了仿真算法的收敛性．     

一类二阶变系数线性微分方程解的研究

讨论了一类二阶变系数线性微分方程的求解问题.通过变量代换将二阶变系数线性微分方程化为一个新的二阶变系数线性微分方程,然后通过对其系数的讨论,结合已有的相关文献的结果,得出二阶变系数线性微分方程的通解表达式.