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2009 Fiscal Year Annual Research Report

非線形現象解明に向けた計算機援用解析学の構築

Research Project

Project/Area Number 20224001
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

中尾 充宏  Kyushu University, 大学院・数理学研究院, 教授 (10136418)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 栄 伸一郎  九州大学, 大学院・数理学研究部, 教授 (30201362)
田端 正久  九州大学, 大学院・数理学研究部, 教授 (30093272)
長藤 かおり  九州大学, 大学院・数理学研究部, 准教授 (40326426)
村重 淳  公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 教授 (40302749)
山本 野人  電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (30210545)
Keywords数値解析 / 精度保証付き数値計算法 / 解の数値的検証 / 解の事後誤差評価 / 計算機援用証明 / 非線形現象
Research Abstract

非線形現象の数学モデルに対する計算機援用証明とその関連課題につき恒常的に検討を続け以下の成果を得た。
1. 非線形境界値問題およびNavier-Stokes方程式に対する数値的検証法について以下の結果を得た。(中尾)
(1) 楕円型方程式の検証に関して、スペクトル法を用いることによりきわめて高精度で解を検証できることを示した。
(2) 次元Navier-Stokes方程式の解の精度保証で重要となるH-2-0射影の最良誤差評価定数を高精度で包み込みを与えた。
(3) 非線形放物型の初期値・境界値問題に対する解の検証方式を定式化した。
2. 形態形成モデルを2次元有界領域で考えることにより,境界上にピークを持つ解の運動を抜き出し,その妥当性を厳密に証明した。(栄)
3. 混相流問題に特性曲線有限要素法を適用し,エネルギー安定性を維持できるスキームを開発した.対称行列の枠組みで計算ができるようになり,解法の高速化が実現できた(田端)。
4. 指数関数的な非線形性を持つbeam方程式に対して,各解の軌道安定性を数学的に厳密に保証する数値的・数学的融合の手法を開発した。(長藤)
5. 常微分方程式の周期解の安定性について,変分方程式を反復的に解く新しい数値計算法を提案し,従来の方法の問題点を解決できることを示した。(村重)
6. 常微分方程式境界値問題の精度保証法とその半自動化について研究し、INTLABで起動可能な精度保証計算プログラムを自動生成する方法を開発した。(山本)
7. 並行Poiseuille流れの安定性問題から導かれる非自己共役複素固有値問題に対する計算機援用証明に取り組み,固有値の非存在範囲を効率的に特定する手法を開発した。(渡部)

Research Products

(70 results)

All 2010 2009 2008 Other

All Journal Article Presentation Book Remarks

  • [Journal Article] Finite element computation for scattering problems of micro-hologram using DtN map2010

    • Author(s)
      Y.Mizuyama, et al
    • Journal Title

      JSIAM Letters (掲載決定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A mass-conservative characteristic finite element scheme for convection-diffusion problems2010

    • Author(s)
      H.Rui, et al
    • Journal Title

      Journal of Scientific Computing (掲載決定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A numerical verification method for solutions of nonlinear parabolic problems2009

    • Author(s)
      M.T.Nakao, et al
    • Journal Title

      Journal of Math-for-Industry, JMI2009A-9

      Pages: 69-72

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On very accurate verification of solutions for boundary value problems by using spectral methods2009

    • Author(s)
      M.T.Nakao, et al
    • Journal Title

      JSIAM Letters 1

      Pages: 21-24

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical Verification Method of Solutions for Elliptic Equations and Its Application to the Rayleigh-Be'nard Problem2009

    • Author(s)
      Y.Watanabe, et al
    • Journal Title

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics 26

      Pages: 443-463

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Numerical Verification Method for Two-Coupled Elliptic Partial Differential Equations2009

    • Author(s)
      Yoshitaka Watanabe
    • Journal Title

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics 26

      Pages: 233-247

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A set of variant Hermite tetrahedral elements for three-dimensional problems2009

    • Author(s)
      M.Tabata, et al
    • Journal Title

      Journal of Mathematics for Industry 1

      Pages: 131-138

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Application of Taylor Models to the Nakao Method on ODEs2009

    • Author(s)
      Nobito Yamamoto, et al
    • Journal Title

      JJIAM 26巻

      Pages: 365-392

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pulse dynamics for reaction-diffusion systems in the neighborhood of codimension two singularity2009

    • Author(s)
      Shin-Ichiro Ei, et al
    • Journal Title

      J. of Math. for Industry 1巻

      Pages: 91-95

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical verification method for infinite dimensional eigenvalue problems2009

    • Author(s)
      K.Nagatou
    • Journal Title

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics 26

      Pages: 477-491

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The dynamics of weakly interacting fronts in an adsorbateinduced phase transition model2008

    • Author(s)
      Shin-Ichiro Ei, et al
    • Journal Title

      KYBERNETIKA 40巻(掲載決定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Computer assisted proofs of bifurcating solutions for nonlinear heat convection problems

    • Author(s)
      M.T.Nakao, et al
    • Journal Title

      Journal of Scientific Computing, Proc. International Conference on Recent Develop ments of Numerical Schemes for Flow Problems DOI 10.1007/s10915-009-9303-3 (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On very accurate enclosure of the optimal constant in the a priori error estimates for H-2-0 projection

    • Author(s)
      T.Kinoshita, et al
    • Journal Title

      Journal of Computational and Applied Mathematics (掲載決定)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Computer-assisted existence proofs with local uniqueness for the Orr-Sommerfeld problem2010

    • Author(s)
      Yoshitaka Watanabe
    • Organizer
      International Workshop on Numerical Verification and its Applications 2010(INVA2010)
    • Place of Presentation
      Hotel Lido Azzurro, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20100310-20100315
  • [Presentation] Legendre多項式を用いた高精度品質保証-およびその課題-2010

    • Author(s)
      渡部善隆, 他
    • Organizer
      日本応用数理学会2010年研究部会連合発表会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      20100300
  • [Presentation] The effect of boundary conditions to the pulse dynamics2010

    • Author(s)
      栄伸一郎
    • Organizer
      ミニワークショップ「反応拡散系をめぐる最近の話題」
    • Place of Presentation
      京都産業大学
    • Year and Date
      2010-02-20
  • [Presentation] 流れ問題の数値解法・スキームと解析とシミュレーション2010

    • Author(s)
      田端正久
    • Organizer
      研究集会 : 数値シミュレーションの理論と実践
    • Place of Presentation
      九州大学西新プラザ
    • Year and Date
      2010-02-16
  • [Presentation] Effect of boundary conditions on the dynamics of a pulse solution for reaction-diffusion systems2009

    • Author(s)
      栄伸一郎
    • Organizer
      研究集会「微分方程式の総合的研究」
    • Place of Presentation
      東京大学大学院 数理科学研究科
    • Year and Date
      20091218-20091219
  • [Presentation] ある非自己共役作用素の複素固有値の除外に対する数値的検証法II2009

    • Author(s)
      渡部善隆, 他
    • Organizer
      応用数学合同研究集会
    • Place of Presentation
      龍谷大学
    • Year and Date
      20091200
  • [Presentation] 無限次元固有値問題に対する固有値の非存在証明2009

    • Author(s)
      渡部善隆, 他
    • Organizer
      研究集会・数値解析と数値計算アルゴリズムの最近の展開
    • Place of Presentation
      京大会館
    • Year and Date
      20091200
  • [Presentation] Orbital stability investigation for travelling waves in a nonlinearly supported beam2009

    • Author(s)
      Kaori Nagatou
    • Organizer
      Dagstuhl seminar 09471 : Computer-assisted proofs-tools, methods and applications, Schloss Dagstuh
    • Place of Presentation
      International Conference and Research Center for Computer Science, Germany
    • Year and Date
      20091115-20091120
  • [Presentation] Orr-Sommerfeld問題の解に対する局所-意性付き数値的検証2009

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Organizer
      研究集会 : 「数値解析の現状と展望」-九州大学数値解析セミナーとその協力者からの発信-
    • Place of Presentation
      公立はこだて未来大学
    • Year and Date
      20091100
  • [Presentation] A Spectral Problem for 3-D Photonic Crystals2009

    • Author(s)
      Kaori Nagatou
    • Organizer
      7th International Conference of Numerical Analys is and Applied Mathematics
    • Place of Presentation
      Aquila Rithymna Beach, Rethymno, Crete, Greece
    • Year and Date
      20090918-20090922
  • [Presentation] Computer Assisted Proofs for Nonlinear Partial Differential Equations2009

    • Author(s)
      Kaori Nagatou
    • Organizer
      INDAM Meeting : Theoretical and computational methods in nonlinear differential equations
    • Place of Presentation
      Centro Residenziale Unive rsitario di Bertinoro, Forli, Italy
    • Year and Date
      20090913-20090918
  • [Presentation] 熱対流問題の精度保証-計算の品質評価-2009

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Organizer
      産業技術数理研究センター第7回ワークショップ水素利用社会の実現に向けた数値解析からの貢献
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      20090900
  • [Presentation] The effect of boundary conditions to the dynamics of pulse solutions for reaction-diffusion systems2009

    • Author(s)
      栄伸一郎
    • Organizer
      第34回偏微分方程式論札幌シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学理学部
    • Year and Date
      20090824-20090829
  • [Presentation] 自己複製ダイナミクスの数理2009

    • Author(s)
      栄伸一郎
    • Organizer
      RIMS研究集会, 散逸系の数理-パターンを表現する漸近解の構成-
    • Place of Presentation
      京都大学数理解析研究所
    • Year and Date
      20090624-20090626
  • [Presentation] The dynamics of boundary spikes for reaction-diffusion systems in 2D2009

    • Author(s)
      Shin-ichiro Ei
    • Organizer
      2nd International conference on Reaction-diffusion systems and viscosity solutions
    • Place of Presentation
      Department of applied mathematics, Providence University, Taiwan
    • Year and Date
      20090613-20090618
  • [Presentation] The effect of boundary conditions to the pulse dynamics, Reaction-Diffusion Systems2009

    • Author(s)
      栄伸一郎
    • Organizer
      Modeling and Analysis ReaDiLab Conference
    • Place of Presentation
      Orsay France
    • Year and Date
      20090602-20090605
  • [Presentation] An eigenvalue excluding method for the Orr-Sommerfeld problem2009

    • Author(s)
      Yoshitaka Watanabe
    • Organizer
      International Conference on Engineering and Computational Mathematics(ECM2009)
    • Place of Presentation
      The Hong Kong Polytechnic University, HongKong, China
    • Year and Date
      20090527-20090529
  • [Presentation] Orbital stability investigation for travelling waves in a nonlinearly supported beam2009

    • Author(s)
      Kaori Nagatou
    • Organizer
      International Conference on Engineering and Computational Mathematics 2009,
    • Place of Presentation
      The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong
    • Year and Date
      20090527-20090529
  • [Presentation] 計算機援用証明による並行Poiseuille流れの安定性・不安性解析2009

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Organizer
      九州大学数値解析学セミナー
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      20090400
  • [Presentation] The effect of boundary conditions to the dynamics of pulse solutions for reaction-diffusion systems2009

    • Author(s)
      栄伸一郎
    • Organizer
      数学教室.
    • Place of Presentation
      彰化師範大学(Changua University)台湾
    • Year and Date
      2009-12-27
  • [Presentation] 多倍長演算の精度保証について2009

    • Author(s)
      松田望, 他
    • Organizer
      応用数学合同研究集会
    • Place of Presentation
      龍谷大学
    • Year and Date
      2009-12-17
  • [Presentation] 混相流の数値シミュレーションとその解析2009

    • Author(s)
      田端正久
    • Organizer
      数値解析と数値計算アルゴリズムの最近の展開
    • Place of Presentation
      京大会館
    • Year and Date
      2009-12-15
  • [Presentation] Construction of an automatic validated computation for boundary value problems of ODEs'2009

    • Author(s)
      Nobito Yamamoto, et al
    • Organizer
      ASCM-MACIS2009
    • Place of Presentation
      シーホークホテル & リゾート福岡
    • Year and Date
      2009-12-15
  • [Presentation] 流れ現象の数値シミュレーションとその解析・移流拡散方程式から混相流まで2009

    • Author(s)
      田端正久
    • Organizer
      北陸M倶楽部セミナー
    • Place of Presentation
      富山大学, 五福キャンパス
    • Year and Date
      2009-11-27
  • [Presentation] 非凸領域における有限要素解のL2誤差評価に関する注意2009

    • Author(s)
      中尾充宏, 他
    • Organizer
      研究集会 : 「数値解析の現状と展望」
    • Place of Presentation
      公立はこだて未来大学
    • Year and Date
      2009-11-23
  • [Presentation] 特性曲線有限要素法と混相流2009

    • Author(s)
      田端正久
    • Organizer
      数値解析の現状と展望
    • Place of Presentation
      公立はこだて未来大学
    • Year and Date
      2009-11-23
  • [Presentation] 精度保証付き多倍長演算の実装について2009

    • Author(s)
      山本野人, 他
    • Organizer
      研究集会 : 「数値解析の現状と展望」-九州大学数値解析セミナーとその協力者からの発信-
    • Place of Presentation
      公立はこだて未来大学
    • Year and Date
      2009-11-20
  • [Presentation] Some remarks on the a priori L-2 error estimates of a finite element H-1-0-projection on nonconvex domains2009

    • Author(s)
      Nakao, M.T.
    • Organizer
      Dagstuhl seminar 09471
    • Place of Presentation
      Schloss Dagstuhl, Germany
    • Year and Date
      2009-11-18
  • [Presentation] On Validated Computation with Multipleprecision Arithmetic2009

    • Author(s)
      Nobito Yamamoto
    • Organizer
      Taiwan-Japan Joint Seminar
    • Place of Presentation
      台湾大学
    • Year and Date
      2009-11-07
  • [Presentation] 精度保証付き数値計算と多倍長演算2009

    • Author(s)
      Nobito Yamamoto, et al
    • Organizer
      デジタル解析学セミナー
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2009-10-19
  • [Presentation] H-2-O-projectionの誤差評価における最良定数の包含について2009

    • Author(s)
      木下武彦, 他
    • Organizer
      2009年度日本応用数理学会年会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2009-09-30
  • [Presentation] Orr-Sommerfbld方程式の複素固有値の除外に対する計算機援用証明2009

    • Author(s)
      渡部善隆, 他
    • Organizer
      2009年度日本応用数理学会年会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2009-09-30
  • [Presentation] 保存型特性曲線有限要素法を用いた多結晶金属内の水素拡散解析2009

    • Author(s)
      野津裕史, 他
    • Organizer
      日本応用数理学会2009年度年会
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-28
  • [Presentation] エルミート要素近似の誤差解析のための拡張クレマン補間2009

    • Author(s)
      上田裕喜, 他
    • Organizer
      日本応用数理学会2009年度年会
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-28
  • [Presentation] 質量保存性と特性有限要素近似2009

    • Author(s)
      田端正久, 他
    • Organizer
      日本応用数理学会2009年度年会
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-28
  • [Presentation] レスラー方程式の不安定周期軌道に対する数値的検証法2009

    • Author(s)
      皆本晃弥, 他
    • Organizer
      2009年度日本数学会秋期総合分科会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2009-09-27
  • [Presentation] 質量保存特性有限要素法の開発2009

    • Author(s)
      田端正久, 他
    • Organizer
      日本数学会2009年度秋季総合分科会
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-27
  • [Presentation] 楕円型作用素の逆作用素の作用素ノルムの評価の改良について2009

    • Author(s)
      木下武彦, 他
    • Organizer
      2009年度日本数学会秋期総合分科会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2009-09-26
  • [Presentation] クレマン作用素のエルミート要素への拡張と応用2009

    • Author(s)
      上田裕喜, 他
    • Organizer
      日本数学会2009年度秋季総合分科会
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-26
  • [Presentation] On verified computations of the optimal constant in the a priori error estimates for H-2-O-projection2009

    • Author(s)
      M.T.Nakao, et al
    • Organizer
      7th International Conference of Numerical Analys is and Applied Mathematics(ICNAAM2009)
    • Place of Presentation
      Crete, Greece
    • Year and Date
      2009-09-21
  • [Presentation] Verified computation of a periodic solution of the Roessler system by using delayed feedback control2009

    • Author(s)
      M.T.Nakao
    • Organizer
      INDAM Meeting : Theoretical and computational methods in nonlinear differential equations
    • Place of Presentation
      Centro Residenziale Universitario di Bertinoro" ,Forli, Italy
    • Year and Date
      2009-09-16
  • [Presentation] The effect of boundary conditions to the pulse dynamics2009

    • Author(s)
      栄伸一郎
    • Organizer
      研究集会「第五回 非線型の諸問題」
    • Place of Presentation
      長崎商工会議所
    • Year and Date
      2009-09-16
  • [Presentation] 質量保存特性曲線有限要素スキームの原理と応用2009

    • Author(s)
      田端正久
    • Organizer
      産業技術数理研究センター第7回ワークショップ水素利用社会の実現に向けた数値解析からの貢献
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-03
  • [Presentation] A mass-conservative characteristic finite element scheme of second order in time for convection-diffusion problems2009

    • Author(s)
      M.Tabata, et al
    • Organizer
      The eighth European Conference on Numerical Mathematics and Advanced Applications
    • Place of Presentation
      Uppsala University, Uppsala, Sweden
    • Year and Date
      2009-06-30
  • [Presentation] A high-order mass-conservative characteristic finite element scheme for convection-diffusion problems2009

    • Author(s)
      M.Tabata, et al
    • Organizer
      International Conference on Spectral and High Order Methods
    • Place of Presentation
      Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, Norway
    • Year and Date
      2009-06-22
  • [Presentation] A numerical verification method for solutions of nonlinear parabolic problems2009

    • Author(s)
      Kouji.Hashimoto, et al
    • Organizer
      International Conference on Engineering and Computational Mathematics(ECM2009)
    • Place of Presentation
      Hong Kong
    • Year and Date
      2009-05-28
  • [Presentation] A numerical convergence study of an energy stable finite element scheme for two-fluid flow problems2009

    • Author(s)
      M.Tabata
    • Organizer
      International Conference on Engineering and Computational Mathematics
    • Place of Presentation
      The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong
    • Year and Date
      2009-05-28
  • [Presentation] On the constants of a priori error estimates for the H-2-O-projection in Ritz-Galerkin methods2009

    • Author(s)
      T.Kinoshita, et al
    • Organizer
      International Conference on Engineering and Computational Mathematics(ECM2009)
    • Place of Presentation
      Hong Kong
    • Year and Date
      2009-05-27
  • [Presentation] An application of the Lohner method for boundary value problems of ODEs2009

    • Author(s)
      Nobito Yamamoto, et al
    • Organizer
      ECM2009
    • Place of Presentation
      香港
    • Year and Date
      2009-05-26
  • [Presentation] Numerical convergence study for two-fluid flow problems by manufactured solutions2009

    • Author(s)
      M.Tabata
    • Organizer
      Numerical Analysis and Scientific Computing with Applications
    • Place of Presentation
      Le Tivoli Hotel, Agadir, Morocco
    • Year and Date
      2009-05-18
  • [Presentation] 一般形状領域ストークス問題の高精度有限要素解析2009

    • Author(s)
      田端正久, 他
    • Organizer
      第14回計算工学講演会, 2009
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2009-05-13
  • [Presentation] 微分方程式に対する精度保証付き数値計算2009

    • Author(s)
      山本野人
    • Organizer
      談話会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学
    • Year and Date
      2009-05-08
  • [Presentation] Some recent results on finite element characteristic methods for flow2009

    • Author(s)
      M.Tabata
    • Organizer
      15th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
    • Place of Presentation
      Chuo University, Surugadai Memorial Hall, Tokyo
    • Year and Date
      2009-04-03
  • [Presentation] A pressure-stabilized characteristic-curve finite element scheme for the Navier-Stokes equations2009

    • Author(s)
      H.Notsu, et al
    • Organizer
      15th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
    • Place of Presentation
      Chuo University, Surugadai Memorial Hall, Tokyo
    • Year and Date
      2009-04-03
  • [Book] Domain Decomposition Methods : Algorithms and Practice(1章を分担執筆)In Domain Decomposition Methods : Algorithms and Practice2010

    • Author(s)
      M.Tabata, et al
    • Publisher
      Civil-Comp Press, Edinburgh(印刷中)
  • [Book] Special Issue : State of the Art for Self-Validating Numerical Computations2009

    • Author(s)
      M.T.Nakao, et al
    • Total Pages
      411
    • Publisher
      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics
  • [Remarks]

    • URL
      http://www2.math.kyushu-u.ac.jp/~mtnakao/

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Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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