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重調和微分作用素の高精度な固有値評価に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 26800090
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数学基礎・応用数学
研究機関新潟大学

研究代表者

劉 雪峰  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (50571220)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード微分作用素の固有値問題 / 有限要素法 / 誤差評価理論 / 精度保証付き数値計算 / 重調和微分作用素 / Stokes微分作用素 / Steklov微分作用素 / Steklov固有値問題 / 重調和微分作用素の固有値問題 / Stokes方程式の事前誤差評価 / Fujino-Morley補間作用素 / 固有値評価 / 誤差定数 / 微分作用素 / 固有値問題 / 自己共役微分作用素 / Lehmann-Goerischの定理
研究成果の概要

微分作用素の固有値問題は数学の研究において最も基礎的な研究課題の一つであり、古くから多くの研究がなされてきました。固有値の上界評価は容易に得られますが、固有値の厳密な下界を求めるのは非常に困難な問題として残されてきました。本研究では、一般的な自己共役コンパクト微分作用素の固有値問題に対して汎用的な固有値評価方法を提案した。当該方法の特徴として、適合有限要素に限らず、非適合有限要素法で得た近似固有値の誤差にも厳密に評価することができます。提案方法の応用例として、重調和微分作用素、Stokes微分作用素、Steklov微分作用素の固有値の厳密な評価が得られました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

微分作用素の厳密な固有値評価は非線形方程式の解の計算機援用存在証明などの研究に重要な役割を果たしています。本研究で提案した固有値の評価方法によって多くの微分作用素の厳密な固有値評価が可能となり、当該方法が数値計算の品質保証や計算機援用証明の難題解決に貢献できると思われます。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] 中国科学院・数学とシステム科学科学院/中国工程物理研究院高性能数値計算ソフトセンター/北京工商大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] National Cheng Kung University, Taiwan(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 中国科学院数学・システム科学研究院/中国科学院大学/高性能計算センター(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 中国科学技術大学/中国科学院 数学・システム科学研究院(China)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Explicit finite element error estimates for nonhomogeneous Neumann problems2018

    • 著者名/発表者名
      Li Qin、Liu Xuefeng
    • 雑誌名

      Applications of Mathematics

      巻: 63 号: 3 ページ: 367-379

    • DOI

      10.21136/am.2018.0095-18

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Explicit estimation of error constants appearing in non-conforming linear triangular finite element method2018

    • 著者名/発表者名
      Liu Xuefeng、Kikuchi Fumio
    • 雑誌名

      Applications of Mathematics

      巻: 63 号: 4 ページ: 381-397

    • DOI

      10.21136/am.2018.0097-18

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Explicit lower bounds for Stokes eigenvalue problems by using nonconforming finite elements2018

    • 著者名/発表者名
      Xie Manting、Xie Hehu、Liu Xuefeng
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 35 号: 1 ページ: 335-354

    • DOI

      10.1007/s13160-017-0291-7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Explicit bound for quadratic Lagrange interpolation constant on triangular finite elements2018

    • 著者名/発表者名
      Liu Xuefeng、You Chun’guang
    • 雑誌名

      Applied Mathematics and Computation

      巻: 319 ページ: 693-701

    • DOI

      10.1016/j.amc.2017.08.020

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Paper review assignment problem under the minimum cost flow network model2016

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU, Yuan LIU and Zhouwang Yang
    • 雑誌名

      Proceedings of the Twenty-Eighth RAMP Symposium

      巻: - ページ: 67-76

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Global Stiffness Structural Optimization for 3D Printing under Unknown Loads2016

    • 著者名/発表者名
      Tuanfeng Y. Wang, Yuan Liu, Xuefeng Liu, Zhouwang Yang, Dongming Yan, and Ligang Liu
    • 雑誌名

      Journal of Computer Graphics Techniques (JCGT)

      巻: 5(3) ページ: 18-38

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A framework of verified eigenvalue bounds for self-adjoint differential operators2015

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 雑誌名

      Applied Mathematics and Computation

      巻: 267 ページ: 341-355

    • DOI

      10.1016/j.amc.2015.03.048

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Verified norm estimation for the inverse of linear elliptic operators using eigenvalue evaluation2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Tanaka, Akitoshi Takayasu, Xuefeng Liu & Shin’ichi Oishi
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 31 号: 3 ページ: 665-679

    • DOI

      10.1007/s13160-014-0156-2

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Progress about computer-assisted proof for the stationary solution of Navier-Stokes equation2019

    • 著者名/発表者名
      劉雪峰
    • 学会等名
      日本数学会2019 年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微分作用素の固有ベクトルの厳密評価について2019

    • 著者名/発表者名
      劉雪峰
    • 学会等名
      日本応用数理学会第15 回研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 計算機援用証明によるラプラス作用素の固有値の最小化 問題を考える2019

    • 著者名/発表者名
      劉雪峰
    • 学会等名
      日本応用数理学会第15 回研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Approach to the Stationary Solution Verification for theNavier-Stokes Equation in 3D Domain2018

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      SCAN2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3 次元領域におけるNavier-Stokes 方程式の定常解の検証2018

    • 著者名/発表者名
      劉雪峰
    • 学会等名
      日本応用数理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Guaranteed eigenvalue estimation for differential operators and its application in mathematical proof2018

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      Spectral Geometry: Theory, Numerical Analysis and Applications (18w5090)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Guaranteed eigenvalue estimation for differential operators2018

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      Applications of Mathematics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A priori error estimation for the finite element solution to Stokes equation in 3D domain2018

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      International Workshop on Numerical Methods for Partial Differential Equations (The Hong Kong Polytechnic University)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3次元領域におけるStokes方程式の有限要素法解の事前誤差評価2018

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰
    • 学会等名
      日本数学会2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Explicit eigenvalue bounds for self-adjoint partial differential operators2017

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      Rigorous Numerics for Infinite Dimensional Nonlinear Dynamics (Banff International Research Station for Mathematical Innovation and Discovery)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3次元領域におけるStokes微分作用素の固有値評価2017

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰
    • 学会等名
      日本応用数理学会年会2017年年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] High-preicision eigenvalue bounds for biharmonic differential operators2017

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      The International Workshop on Numerical Verification and its Applications 2017 (INVA2017)
    • 発表場所
      沖縄県宮古島市上野字宮国784-1 ホテルブリーズベイマリーナ
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Steklov固有値問題とTrace定理の定数の精度保証付き評価2016

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰
    • 学会等名
      日本応用数理学会・研究部会連合発表会
    • 発表場所
      神戸学院大学ポートアイランドキャンパス(神戸市中央区港島)
    • 年月日
      2016-03-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Verified High-precision Eigenvalue Bounds for Partial Differential Operators2016

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      5th European Seminar on Computing (ESCO 2016)
    • 発表場所
      Pilsen, Czech Republic
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A framework of high-precision verified eigenvalue bounds for self-adjoint differential operators2016

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      THE MATHEMATICS OF FINITE ELEMENTS AND APPLICATIONS 2016 (MAFELAB 2016)
    • 発表場所
      Brunel University, England
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 4探針法による半導体材料抵抗率の高精度な測定について2016

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰, 中本 昌雄
    • 学会等名
      日本応用数理学会2016年度年会
    • 発表場所
      福岡県北九州市小倉北区浅野3-9-30 北九州国際会議場
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Stokes微分作用素の厳密な固有値評価について2016

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰
    • 学会等名
      日本応用数理学会2016年度年会
    • 発表場所
      福岡県北九州市小倉北区浅野3-9-30 北九州国際会議場
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A framework for highprecision verified eigenvalue bounds by using finite element methods2016

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng Liu
    • 学会等名
      the 17th International Symposium on Scientific Computing, Computer Arithmetics and Verified Numerics (SCAN 2016)
    • 発表場所
      Uppsala, Sweden
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微分作用素の固有値の上限と下限の評価について2016

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰
    • 学会等名
      日本応用数理学会研究部会「数理設計」第18回研究集会
    • 発表場所
      名古屋市中村区名駅4丁目4-38 愛知県立大学サテライトキャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自己共役微分作用素の固有値の精度保証付き下界評価について2015

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰
    • 学会等名
      2015年日本数学会秋季総合分科会プログラム
    • 発表場所
      京都産業大学(京都市北区上賀茂本山 )
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己共役微分作用素の固有値評価のフレームワークの提案2015

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰
    • 学会等名
      2015年日本応用数理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス (石川県金沢市角間町)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] High-precision verified eigenvalue bounds for self-adjoint differential operators2015

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      The International Congress on Industrial and Applied Mathematics (ICIAM)
    • 発表場所
      中国・北京
    • 年月日
      2015-08-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the spectral-shift method in Lehmann-Goerisch’s theorem2015

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2015年 研究部会連合発表会
    • 発表場所
      明治大学 中野キャンパス、東京
    • 年月日
      2015-03-06 – 2015-03-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Verified lower eigenvalue bounds for self-adjoint di↵erential operators2014

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      16th GAMM-IMACS International Symposium on Scientific Computing, Computer Arithmetic and Validated Numerics
    • 発表場所
      University of Wurzburg,Germany
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 非適合有限要素法を用いた偏微分作用素の固有値評価2014

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰
    • 学会等名
      日本応用数理学会2014年度年会
    • 発表場所
      政策研究大学院大学, 東京
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体の抵抗率の測定に関する精度保証付き数値計算2014

    • 著者名/発表者名
      劉 雪峰
    • 学会等名
      日本応用数理学会2014年度年会
    • 発表場所
      政策研究大学院大学, 東京
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] An Uniform Approach to Bound Eigenvalues of Self-adjoint Differential Operators2014

    • 著者名/発表者名
      Xuefeng LIU
    • 学会等名
      4th European Seminar on Computing
    • 発表場所
      Pilsen, Czech Republic
    • 年月日
      2014-06-15 – 2014-06-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [図書] 精度保証付き数値計算の基礎2018

    • 著者名/発表者名
      大石 進一, 荻田 武史, 柏木 雅英, 劉 雪峰他
    • 総ページ数
      311
    • 出版者
      コロナ社
    • ISBN
      9784339028874
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Online computing lab

    • URL

      http://www.xfliu.org/onlinelab

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Interpolation error constant computation library

    • URL

      https://github.com/xfliu/constant_estimation

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Online verified computing

    • URL

      http://mathweb.sc.niigata-u.ac.jp/~xfliu/onlinelab/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 精度保証付き数値計算のオンライン計算システム

    • URL

      http://mathweb.sc.niigata-u.ac.jp/~xfliu/onlinelab/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 固有値のオンライン計算

    • URL

      http://www.xfliu.org/onlinelab/

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

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