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一切真实的耗散可忽略不计的物理过程如天体力学,刚体运动等都可表示成Hamilton系统.因此Hamilton系统的研究是重要的,它的数值算法也是有着实际背景的.
本文主要围绕两部分展开.第一部分讨论了能量的变化.一般的微分方程数值解没有考虑到物理系统的一些特征,如能量守恒等.而在Hamilton系统中能量是个重要概念.在不显含时的Hamilton系统中,能量是个守恒量,但是离散化后能量不一定守恒.作者于是在Hamilton函数有2阶导数的情况下,分析了辛格式和非辛格式中的能量变化.正如我们所预料的,在辛格式中,能量变化的慢.这从一个方面说明了辛格式的计算更能反应真实物理系统.
第二部分讨论了算法的稳定性.在数值计算中,算法的稳定性是至关重要的,它决定了计算结果是否有意义.Hamilton系统的相流保持相空间面积,使得对它的稳定性的考虑与以前微分方程的稳定性的框架不同.作者于是在强稳定意义下分析了padé(2,2)型差分格式的稳定性,给出了一个必要条件.
最后作者计算了谐振子方程.通过对比它们的相图和能量变化图,我们清楚看到辛格式在保能量和长时间计算方面的良好性质.