Wiener-Hopf积分方程的配置方法

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Wiener-Hopf积分方程是一类定义在半无穷区间上卷积型的奇异积分方程.由于这类方程在数学和工程中有广泛应用,其近似求解方法多年来一直是学术界研究的热点.  本文考虑定义在半无穷区间[0,∞)上的Wiener-Hopf积分方程:λy(t)+  ∫0,∞k(t-s)y(s)ds=g(t),0≤t<∞,(0-1)的数值解.当λ≠0时,方程(0-1)称为第二类Wiener-Hopf积分方程;当λ=0时,方程(0-1)称为第一类Wiener-Hopf积分方程.本文将研究利用配置方程求解第二类和第一类Wiener-Hopf积分方程.  给定正整数n,用yn(s)=∑(j=1,…,n)xjTj-1(s-α/s+α)逼近积分方程的解,其中α>0是一个参数,Tj(t)是j阶Chebyshev多项式:Tj(t)=cos(jarccos(t)),-1≤t≤1.  将yn(s)的表达式代入方程(0-1)得到关于x=(x1,x2,...,xn)T的线性方程组.通过求解该线性方程组可得yn(s)的表达式.  用配置法会使离散方程组失去一些好的性质如不再具有Toeplitz结构,而且计算系数矩阵的计算量也很大(达到O(n3)).幸运的是,用我们提出的配置法只要使用较少的插值节点就能得到高精度的数值解.  论文先介绍相关的数学知识和研究背景,然后推导基于配置方法的线性方程组,并分别将配置法应用于第二类和第一类Wiener-Hopf积分方程.对于第一类积分方程,我们考虑了一些常用的正则化方法.对每一类方程都给出数值例子说明本文提出的方法的有效性.
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