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2011 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 InstitutionSasebo National College of Technology

Principal Investigator

中尾 充宏  佐世保工業高等専門学校, 校長 (10136418)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 栄 伸一郎  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 教授 (30201362)
田端 正久  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30093272)
長藤 かおり  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 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 / 有限要素法
Research Abstract

非線形数理モデルに関する計算機援用証明技法とその関連課題につき恒常的に検討を行い、以下の成果を得た。また、平成22年度経費を繰り越すことによって、23年11月に国際研究集会を開催し、海外からの参加を得て研究討論とレビューを行い、研究の新たな方向付けを見いだした。
1.非線形微分方程式に対する数値的検証法について次の成果を得た。(中尾)
(1)線形楕円型作用素の逆作用素に対する効率よいノルム計算法を開発した。
(2)シュレディンガー作用素の固有値非存在の数値的検証を実現し、その有効性を実証した。
(3)解の局所一意性に対する数値的検証について新たな定式化とその実例を示した。
(4)線形放物型作用素の逆作用素評価に関する新たな手法を定式化し、その数値例を与えた。
(5)常微分方程式の初期値問題の解に対するニュートン型手法を用いた数値的検証に関する知見を得た。
2.反応拡散方程式に現れる進行波解のダイナミクスを調べるための有効な理論を確立した(栄)
3.常微分方程式の周期解の線形数値的安定性解析と、津波などの非線形水波の数値計算上における特異点処理方式を開発した。(村重)
4.2次元有界領域における反応拡散方程式のノイマン問題の定常解に対する数値的検証を実現(長藤)
5.気液二相流など混相流問題の有限要素計算において、エネルギー安定性が考慮された数学的に正当な計算法として、エネルギー安定特性曲線有限要素スキームを開発した。(田端)
6.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の固有値の非存在範囲を効率的に特定する手法を開発し、その有効性を実証した。(渡部)
7.常微分方程式の精度保証技法に関する研究を行い、積分方程式に変換した後、数値積分とその誤差評価に基づく精度保証を提案し実際問題に適用し、その有効性を確認した。(山本)

Research Products

(66 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article Presentation Book Remarks

  • [Journal Article] Numerical use of exterior singularities for computation of gravity waves in shallow water2012

    • Author(s)
      Murashige, S.
    • Journal Title

      Journal of Engineering Mathematics

      Volume: (accepted)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamics of a boundary spike for the shadow Gierer-Meinhardt system2012

    • Author(s)
      Shin-Ichiro Ei
    • Journal Title

      Commun.Pure Appl.Anal.

      Volume: 11 Pages: 115-145

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 微分方程式の精度保証付き数値計算--逐次反復に基づく計算機援用証明--2012

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Journal Title

      京都大学数理解析研究所講究録別冊accepted

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tests of inequivalence among absolutely nonsingular tensors through geometric invariants2012

    • Author(s)
      Toshio Sakata
    • Journal Title

      Universal Journal of Mathematics and Mathematical Sciences

      Volume: 1 Pages: 1-28

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical Verification Methods for Solutions of Semilinear Elliptic Boundary Value Problems2011

    • Author(s)
      M. T. Nakao, Y. Watanabe
    • Journal Title

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      Volume: 2 Pages: 2-31

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Computer-assisted Stability Proof for the Orr-Sommerfeld Problem with Poiseuille Flow2011

    • Author(s)
      Y. Watanabe, K. Nagatou, M. Plum, M. T. Nakao
    • Journal Title

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      Volume: 2 Pages: 123-127

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A theorem for numerical verification on local uniqueness of solutions to fixed-point equations2011

    • Author(s)
      N. Yamamoto, M. T. Nakao, Y. Watanabe
    • Journal Title

      Numerical Functional Analysis and Optimization

      Volume: 32 Pages: 1190-1204

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A posteriori estimates of inverse operators for initial value problems in linear ordinary differential equations2011

    • Author(s)
      T. Kinoshita, T. Kimura, M. T. Nakao
    • Journal Title

      Journal of Computational and Applied Mathematics

      Volume: 236 Pages: 1622-1636

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On tsunami and the regularized solitary-wave theory2011

    • Author(s)
      Wu, T. Y. and Murashige, S.
    • Journal Title

      Journal of Engineering Mathematics

      Volume: Vol.70 Pages: 137-146

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On a posteriori estimates of inverse operators for linear parabolic initial-boundary value problems2011

    • Author(s)
      M.T.Nakao
    • Journal Title

      Computing

      Volume: 94 Pages: 151-162

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A new treatment for periodic solutions and coupled oscillators2011

    • Author(s)
      Shin-Ichiro Ei
    • Journal Title

      Kyushu J.Mathematics

      Volume: 65 Pages: 197-217

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Standing Waves Joining with Turing Patterns in FitzHugh-Nagumo Type Systems in FitzHugh-Nagumo Type Systems2011

    • Author(s)
      Chao-Nien Chen
    • Journal Title

      Communications in Partial Differential Equations

      Volume: 36 Pages: 1-18

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Enclosure Method for Complex Eigenvalues of Ordinary Differential Operators2011

    • Author(s)
      K.Nagatou
    • Journal Title

      a special issue of "Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE" on "Recent Progress in Verified Numerical Computations"

      Volume: 2 Pages: 111-122

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the basic operations of interval multiple-precision arithmeticwith center-radius form2011

    • Author(s)
      N.Matsuda
    • Journal Title

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      Volume: 2 Pages: 54-67

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Eigenvalue excluding for perturbed-periodic one-dimensional Schrodinger operators

    • Author(s)
      K.Nagatou
    • Journal Title

      to appear in Proceedings of the Royal Society A

    • DOI
      10.1098/rspa.2011.0159
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A posteriori estimates of inverse operators for boundary value problems in linear elliptic partial differential equations

    • Author(s)
      Y.Watanabe
    • Journal Title

      to appear in Mathematics of Computation

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A numerical verification method for a system of FitzHugh-Nagumo type

    • Author(s)
      S.Cai, K.
    • Journal Title

      to appear in Numerical Functional Analysis and Optimization

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 線形放物型逆作用素に対する事後評価について2012

    • Author(s)
      木下武彦
    • Organizer
      2012年度日本数学会年会
    • Place of Presentation
      東京理科大学神楽坂キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-29
  • [Presentation] On the numerical computation of solutions with guaranteed error bounds for nonlinear parabolic problems2012

    • Author(s)
      Nakao, M.T
    • Organizer
      International Workshop on Computational Science and Numerical Analysis
    • Place of Presentation
      The University of Electro-Communications, Tokyo, JAPAN(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 発展方程式の解に対する数値的検証法2012

    • Author(s)
      中尾充宏
    • Organizer
      ワークショップ「偏微分方程式の最近の話題2012 in別府」
    • Place of Presentation
      別府国際コンベンションセンター(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] 複素速度ポテンシャル平面における水波の長波近似2012

    • Author(s)
      村重淳
    • Organizer
      第61回理論応用力学講演会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2012-03-09
  • [Presentation] 斉次初期境界条件を備えた熱方程式に対する時間補間を用いたGalerkin近似の構成的事前誤差評価2012

    • Author(s)
      木村拓馬
    • Organizer
      2012年度日本応用数理学会春の研究部会連合発表会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-08
  • [Presentation] 斉次初期境界条件を備えた線形放物型逆作用素に対する時間補間Galerkin近似を用いた事後評価2012

    • Author(s)
      木下武彦
    • Organizer
      2012年度日本応用数理学会春の研究部会連合発表会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-08
  • [Presentation] 圧力安定化特性曲線有限要素スキームによる熱対流問題の数値シミュレーション2012

    • Author(s)
      野津裕史
    • Organizer
      日本応用数理学会2012年研究部会連合発表会
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス,柏
    • Year and Date
      2012-03-08
  • [Presentation] exflibにおける多倍長区間演算Fortranインターフェースとその応用2012

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Organizer
      日本応用数理学会2012年研究部会連合発表会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2012-03-08
  • [Presentation] 非線形波動方程式の線形安定性解析に対するHillの方法の収束解析2012

    • Author(s)
      田中健一郎
    • Organizer
      応用数学合同研究集会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2012-03-07
  • [Presentation] Computer-assisted stability and instability proofs for the Orr-Sommerfeld problem with Poiseuille flow2012

    • Author(s)
      Yoshitaka Watanabe
    • Organizer
      Workshop on "Avoided? Crossing of Eigenvalue Curves"--Non-commutative Harmonic Oscillator, Special Functions and Number Theory--
    • Place of Presentation
      Kyushu University
    • Year and Date
      2012-03-07
  • [Presentation] 無限次元空間における弛緩振動2012

    • Author(s)
      栄伸一郎
    • Organizer
      研究集会「非線形現象の数理を考える」
    • Place of Presentation
      キャンパスプラザ京都6階第7講習室(招待講演)
    • Year and Date
      2012-02-21
  • [Presentation] A numerical method to prove the existence of solutions for nonlinear parabolic problems2012

    • Author(s)
      Kimura, T.
    • Organizer
      Combinatorics and Numerical Analysis Joint Workshop
    • Place of Presentation
      Nishijin Plaza, Kyushu University, Fukuoka, JAPAN(招待講演)
    • Year and Date
      2012-02-17
  • [Presentation] Explicit examples of interfaces supporting surface gap soliton ground states in the 1D nonlinear Schroedinger equation2011

    • Author(s)
      T.Dohnal
    • Organizer
      Workshop on reliability in scientific computing and related topics
    • Place of Presentation
      Sasebo, Japan
    • Year and Date
      20111124-20111126
  • [Presentation] Verifizierte numerische Methoden fuer nichtlineare mathematische Modelle aus den Naturwissenschaften2011

    • Author(s)
      K.Nagatou
    • Organizer
      Japanese-German Workshop "Computer-Assisted Proofs and Verification Methods"
    • Place of Presentation
      Karlsruhe Institute of Technology, Germany(招待講演)
    • Year and Date
      20110918-20110922
  • [Presentation] Eigenvalue excluding for 1D Schroediriger operators and related topics2011

    • Author(s)
      K.Nagatou
    • Organizer
      Japanese-German Workshop "Computer-Assisted Proofs and Verification Methods"
    • Place of Presentation
      Sasebo, Japan
    • Year and Date
      20110918-20110922
  • [Presentation] Validated Computation of Global Solutions to ODEs2011

    • Author(s)
      N.Yamamoto
    • Organizer
      the Japan-German Workshop on Computer-Assisted proofs and Verification Methods
    • Place of Presentation
      Karisruhe, Germany
    • Year and Date
      20110918-20110922
  • [Presentation] Eigenvalue excluding for 1D Schrodinger operators and related topics2011

    • Author(s)
      K.Nagatou
    • Organizer
      The Gregynog Workshop on Analytic and Computational Techniques in Spectral Theory and Related Topics
    • Place of Presentation
      University of Wales, Gregynog Hall, Newtown (Powys), United Kingdom
    • Year and Date
      20110618-20110624
  • [Presentation] Galerkin-characteristics finite element methods for flow problems2011

    • Author(s)
      M.Tabata
    • Organizer
      1st International Conference on Numerical Analysis ¥& Optimization-Theory and Applications
    • Place of Presentation
      King Fahd University of Petroleum & Minerals, Dhahran, Kianom of Saudi Arabia
    • Year and Date
      2011-12-18
  • [Presentation] 無限次元作用素に対する固有値の計算機援用非存在証明2011

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Organizer
      2011年度応用数学合同研究集会
    • Place of Presentation
      龍谷大学理工学部
    • Year and Date
      2011-12-16
  • [Presentation] 常微分方程式の解に対する時間無限大の極限に至るまでの精度保証法2011

    • Author(s)
      山本野人
    • Organizer
      2011年度応用数学合同研究集会
    • Place of Presentation
      龍谷大学
    • Year and Date
      2011-12-16
  • [Presentation] 線形放物型逆作用素に対する事後評価について2011

    • Author(s)
      木下武彦
    • Organizer
      2011年度応用数学合同研究集会
    • Place of Presentation
      龍谷大学理工学部
    • Year and Date
      2011-12-15
  • [Presentation] Hillの方法による微分作用素の近似固有値の収束次数評価2011

    • Author(s)
      田中健一郎
    • Organizer
      応用数学合同研究集会
    • Place of Presentation
      龍谷大学
    • Year and Date
      2011-12-05
  • [Presentation] Convergence analysis of Hill's method for approximating eigenvalues of a differential operator2011

    • Author(s)
      Tanaka, K.
    • Organizer
      Workshop on Riliability in Scientific Computing and Related Topics
    • Place of Presentation
      長崎(佐世保)
    • Year and Date
      2011-11-26
  • [Presentation] Validated computation of global solutions to ODEs II2011

    • Author(s)
      N.Yamamoto
    • Organizer
      Workshop on Reliability in Scientific Computing and Related Topics
    • Place of Presentation
      西海国立公園九十九島ビジターセンター
    • Year and Date
      2011-11-26
  • [Presentation] 放物型問題の解に対する精度保証について2011

    • Author(s)
      木村拓馬
    • Organizer
      科学計算の信頼性とその周辺に関するワークショップ
    • Place of Presentation
      九十九島ビジターセンター、佐世保
    • Year and Date
      2011-11-25
  • [Presentation] Infinite dimensional relaxation oscillation in a two mode randomly walking model with growth2011

    • Author(s)
      S Shin-Ichiro Ei
    • Organizer
      研究集会:「科学計算の信頼性とその周辺に関するワークショップ」
    • Place of Presentation
      長崎県佐世保市
    • Year and Date
      2011-11-25
  • [Presentation] 逐次反復に基づく関数方程式の精度保証付き数値計算2011

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Organizer
      研究集会:科学計算の信頼性とその周辺に関するワークショップ
    • Place of Presentation
      西海国立公園九十九島ビジターセンター,佐世保市
    • Year and Date
      2011-11-24
  • [Presentation] 常微分方程式の初期値問題に対する数値解の意外な挙動について2011

    • Author(s)
      木村拓馬
    • Organizer
      2011年度RIMS研究集会「科学技術計算における理論と応用の新展開」
    • Place of Presentation
      京都大学数理解析研究所
    • Year and Date
      2011-10-27
  • [Presentation] 放物型初期境界値問題の数値解に対する精度保証について2011

    • Author(s)
      中尾充宏
    • Organizer
      2011年度RIMS研究集会「科学技術計算における理論と応用の新展開」特別講演
    • Place of Presentation
      京都大学数理解析研究所
    • Year and Date
      2011-10-26
  • [Presentation] 線形楕円型偏微分作用素の逆作用素に対する事後誤差評価について2011

    • Author(s)
      木下武彦
    • Organizer
      2011年度日本数学会秋期総合分科会
    • Place of Presentation
      信州大学松本キャンパス
    • Year and Date
      2011-10-01
  • [Presentation] Orr{Sommerfeld方程式に対する局所一意性付き計算機援用証明2011

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Organizer
      2011年度日本数学会秋期総合分科会
    • Place of Presentation
      信州大学松本キャンパス
    • Year and Date
      2011-10-01
  • [Presentation] 数値シミュレーションへの誘い2011

    • Author(s)
      田端正久
    • Organizer
      日本数学会2011年度秋季総合分科会市民講演会
    • Place of Presentation
      松本中央公民館,松本(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-01
  • [Presentation] 常微分方程式の大域解に対する精度保証付き数値計算2011

    • Author(s)
      張替将人
    • Organizer
      2011年度日本数学会秋季総合分科会
    • Place of Presentation
      信州大学
    • Year and Date
      2011-10-01
  • [Presentation] Computer-assisted proaf for functional equations based on infinite dimensional sequential iteration2011

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Organizer
      Japanese-German Workshop on Computer-Assisted Proofs and Verification Methods
    • Place of Presentation
      Karlsruhe Institute of Technology, Germany
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] On the verified computation of solutions for parabolic initial-boundary value problems2011

    • Author(s)
      Nakao, M.T.
    • Organizer
      Japanese-German Workshop on Computer-Assisted Proofs and Verification Methods
    • Place of Presentation
      Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, Germany(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-20
  • [Presentation] 離散L2評価と特性曲線法2011

    • Author(s)
      野津裕史
    • Organizer
      日本応用数理学会2011年度年会
    • Place of Presentation
      同志社大学今出川キャンパス,京都
    • Year and Date
      2011-09-16
  • [Presentation] 逐次反復に基づく関数方程式の計算機援用証明2011

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Organizer
      日本応用数理学会2011年度年会講演予稿集,pp.341-342
    • Place of Presentation
      同志社大学
    • Year and Date
      2011-09-16
  • [Presentation] Hillの方法による自己共役作用素の近似固有値の収束次数評価2011

    • Author(s)
      田中健一郎, 村重淳
    • Organizer
      日本応用数理学会2011年度年会
    • Place of Presentation
      同志社大学
    • Year and Date
      2011-09-14
  • [Presentation] 微分方程式の精度保証付き数値計算2011

    • Author(s)
      渡部善隆
    • Organizer
      研究集会:可積分系数理の進化
    • Place of Presentation
      京都大学数理解析研究所
    • Year and Date
      2011-08-18
  • [Presentation] Infinite dimensional relaxation oscillation2011

    • Author(s)
      Shin-Ichiro Ei
    • Organizer
      LOCALIZED MULTI-DIMENSIONAL PATTERNS IN DISSIPATIVE SYSTEMS : THEORY, MODELING, AND EXPERIMENTS
    • Place of Presentation
      BIRS, Banff, Canada(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-26
  • [Presentation] 常微分方程式の大域解に対する精度保証法について2011

    • Author(s)
      山本野人
    • Organizer
      第276回Q-NAセミナー
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2011-07-26
  • [Presentation] Galerkin-characteristics finite element approximation and its application to two-fluid flow problems2011

    • Author(s)
      M.Tabata
    • Organizer
      7th International Congress on Industrial and Applied Mathematics
    • Place of Presentation
      Vancouver Convention Centre, Vancouver, Canada
    • Year and Date
      2011-07-20
  • [Presentation] On the rigorous error estimation in the numerical methods and its applications for computer assisted proofs2011

    • Author(s)
      Nakao, M.T.
    • Organizer
      Workshop on Computational Dynamics, Foundations of Computational Mathematics Conference 2011 (FoCM'11)
    • Place of Presentation
      Budapest, Hungary(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-12
  • [Presentation] Orbital stability investigation for travelling waves in a nonlinearly supported beam2011

    • Author(s)
      K.Nagatou
    • Organizer
      Workshop in Institut for Analysis
    • Place of Presentation
      Karlsruhe Institute of Technology, Germany(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-30
  • [Presentation] On a posteriori estimates of inverse operators for linear parabolic initialboundary value problems2011

    • Author(s)
      Nakao, M.T.
    • Organizer
      EPSRC Gregynog Workshop 2011 on Analytic and Computational Techniques in Spectral Theory and Related Topics
    • Place of Presentation
      Gregynog Hall, Newtown, Powy, UK(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-20
  • [Presentation] Dynamics of pulses in two dimensional thin domain2011

    • Author(s)
      Shin-Ichiro Ei
    • Organizer
      The 3rd Kyushu University-POSTECH Joint Workshop-Partial Differential Equations and Fluid Dynamics
    • Place of Presentation
      POSTEC, Korea(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-16
  • [Book] 実例で学ぶ精度保証付き数値計算---理論と実装---2011

    • Author(s)
      中尾充宏・渡部善隆
    • Total Pages
      216
    • Publisher
      サイエンス社
  • [Remarks]

    • URL
      http://www.sasebo.ac.jp/research/system/master/
  • [Remarks]

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

URL: 

Published: 2013-06-26  

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