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二阶数值微分问题

论文摘要

数值微分问题,就是已知函数在若干个离散点处的函数值,求函数的近似导数。微分是积分的反问题,看似简单的数学问题,却比积分问题复杂得多。在实际应用中,函数值的测量必定带有误差,如果数据有误差,所得到的导数的误差可以是任意大的。数值微分问题是典型的不适定问题,对于不适定问题必须采取特殊的方法进行处理才能得到合理的结果。处理数值微分问题已经有了大量的方法:差分和广义差分法,积分算子法,磨光法,以及基于一般正则化理论的方法比如Tikhonov方法。其中Groetsch提出的积分算子法计算简单,可以给出一致的误差估计,而且当函数的光滑性加强时,可以构造类似的积分算子使得误差精度提高。在一些实际应用中,不仅要求一阶数值微分,有时候可能要求二阶甚至更高阶的数值微分。目前在这些方法中,差分方法和基于Tikhonov正则化理论的方法已有对二阶数值微分问题的研究,而积分算子法对于高阶甚至任意阶数值微分问题还鲜见探讨。本文基于Groetsch的思想方法,提出了可以稳定逼近近似己知函数的二阶导数的积分算子方法,并将其应用到二阶数值微分问题上,给出了相应的误差估计。最后,给出了利用本文的积分算子方法计算二阶数值微分的数值实验,结果表明本文的方法具有简单、稳定和可快速实现的特点。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 反问题与不适定问题
  • 1.2 数值微分问题
  • 1.3 数值微分问题的研究现状及本文的技术方法
  • 第二章 有限差分法
  • 2.1 有限差分法
  • 2.2 广义差分算法
  • 第三章 TIKHONOV正则化方法
  • 3.1 TIKHONOV正则化方法
  • 3.2 用TIKHONOV正则化方法求数值微分问题
  • 3.2.1 问题与想法
  • 3.2.2 一阶数值微分
  • 3.2.3 二阶数值微分
  • 第四章 光滑化方法
  • 4.1 数值微分的光滑化方法
  • 4.2 结论及误差估计
  • 第五章 积分算子方法
  • 5.1 积分算子
  • 5.2 误差估计
  • 第六章 二阶数值微分的积分算子法
  • 6.1 近似已知函数的二阶导数的积分方法
  • 6.2 二阶数值微分问题
  • 6.2.1 问题的提出与想法
  • 6.2.2 误差估计
  • 6.3 数值试验
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录
  • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/05bb95969efdeef9fa7a1d98.html