再生核空间中微分方程两点边值问题的求解

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微分方程起源于各种应用学科中,例如核物理、气体动力学、流体力学、边界层理论、非线性光学等。两点边值问题是微分方程中的一个重要内容,广泛地应用于数学、物理学、经济学和工程学等领域,其算法及理论的研究对推动这些高科技领域的发展非常重要。所谓两点边值问题就是给定微分方程的解在左右边界点上的值。在很多情况下,特别是非线性的时候很难得到问题的解析解,所以一般要寻求数值解法。能否得到适当精度和可靠的数值解在很大程度依赖所用的数值方法。精确度高、稳定性强、收敛性好、计算量少的算法显得尤为重要。本文在再生核空间中讨论微分方程两点边值问题。对于线性微分方程两点边值问题,主要利用再生核函数构造出再生核空间的完全规范正交系,将微分方程的解以级数形式精确的给出,并通过对精确解的级数表示进行截断,从而得到其近似解。方法的创新之处在于证明了近似解一致收敛到精确解,并且近似解的各阶导数均一致收敛到精确解的各阶导数。对于非线性微分方程两点边值问题,构造了一个迭代序列,证明了迭代序列是有界的,利用迭代序列构造近似解的表达形式。方法的特点在于对于任意给定的初值函数,近似解一致收敛到方程的精确解,并且近似解的各阶导数一致收敛到方程的精确解的各阶导数。给出了一些数值算例,并与已有的方法进行比较,数值实验的结果表明了本文所提方法的可行性和有效性。
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