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2013 Fiscal Year Annual Research Report

離散関数解析と変分理論からなる差分法の基礎理論構築

Research Project

Project/Area Number 25287030
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

降籏 大介  大阪大学, サイバーメディアセンター, 准教授 (80242014)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松尾 宇泰  東京大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (90293670)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2018-03-31
Keywords偏微分方程式 / 構造保存解法 / 差分法 / 国際研究者交流 / 差分変換行列
Research Abstract

初年度は申請時に述べたいくつかの目的に沿って研究を推進した.主たる目的は離散関数解析,変分理論の構成を空間1次元問題に限定し, 数学的一般化の可能性を調べるものである.微積分作用素間関係について離散的な対応物について調べる視点であるが,基本的な差分作用素のなす空間について,ある中心差分作用素の族に対して差分作用素同士を変換する「差分変換行列」の概念を提唱し,数学的評価を行った.そのひとつの帰結として,一定の微積分不等式の離散版を統一的に証明した.ただいまこの証明について細部を丁寧に精査しつつ,より広い応用が可能か,特に空間次元が2以上の問題にも適用可能か等について研究をさらにすすめているところである.この結果は技術的には数学的証明の形をとるが,実質的には任意精度の離散関数解析が一部なりとも可能であることを強く示唆するもので,これは研究計画時の予想より汎用性の高い成果である.
また他の研究目的として周辺分野の調査,知見の統合があり,常微分方程式分野よりいくつかの知見を得て研究をすすめた.一つは合成した複数スキームの安定性議論であり,関数空間上での Lyapunov関数の挙動を合成パラメータで評価する成果を得た.また,予測子修正子法を構造保存解法の枠組みの中で用いる試みも優れた成果を得た.これは非線形問題の数値解法を高速化する優れた手法であり,構造保存解法に組み入れることで大変に実用性を高めることが確かめられた.
さらに,微分方程式の数値計算分野における専門家が参加する国際研究集会 SciCADE, 非線形問題を扱う NonlinearWave2013, 微分方程式におけるヨーロッパ国際研究集会 Equadiff13, 同メンバーと日本人研究者による国際研究集会 CJS2013 などに参加,講演発表を行ない,他専門家との研究成果交換等を行った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究実績の項目で述べたように,研究成果としては研究計画以上の成果を得ている部分もあり,その意味では当初の計画以上の進展が見られると考える.
一方,主たる国外招聘研究者の都合により当初計画していた国際研究集会を計画の二年度に延期したという事実があるため,この両方の点をもってこのように自己評価するものである.

Strategy for Future Research Activity

今後の研究計画としては,研究そのものについては申請時の計画以上に進展が見られるため,これを特に変更すること無く,より良い成果を求めて計画にそって進展に務めるべきと考える.
また,計画時は初年度に開催を予定していた国際研究集会を主たる国外招聘研究者らの都合により二年度へ延期し,これについては鋭意運営準備を行い,成果が得られるよう努力する予定である.

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

計画申請時には初年度に何名か優れた国際研究者を招聘することを想定しての国際研究集会 KCNADE を京都にて開催することを予定していた.
申請時には招聘を受ける方々の内諾も得ており問題ない計画であったが,そうした主たる国際研究者らの都合に急な変更が生じ,やむなくこの国際研究集会を二年度目に延期したため,開催予算としての一定金額の二年度めへの移動が生じた.
国際研究集会 KCNADE の開催が1年延期されて二年度目に変更されたが,内容や開催場所,規模等に特に変更はなく,現在開催に向けて鋭意準備中である.
そのため,本研究集会開催のための予算としては年度以外に変更はなく,二年度目である本年において当予算を使用する予定である.

  • Research Products

    (29 results)

All 2014 2013

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (21 results)

  • [Journal Article] A stabilization of multistep linearly implicit schemes for dissipative systems2014

    • Author(s)
      Takayasu Matsuo, and Daisuke Furihata
    • Journal Title

      J. Comput. Appl. Math.

      Volume: 264 Pages: 38,48

    • DOI

      10.1016/j.cam.2013.12.028

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A general framework for finding energy dissipative/conservative $H^1$-Galerkin schemes and their underlying $H^1$-weak forms for nonlinear evolution equations2014

    • Author(s)
      Y. Miyatake and T. Matsuo
    • Journal Title

      BIT

      Volume: 54 Pages: 1119,1154

    • DOI

      10.1007/s10543-014-0483-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Shift Strategy for Superquadratic Convergence in the dqds Algorithm for Singular Values2014

    • Author(s)
      K. Aishima, T. Matsuo, K. Murota and M. Sugihara
    • Journal Title

      J. Comput. Appl. Math.

      Volume: 257 Pages: 132,143

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DE-Sinc methods have almost the same convergence property as SE-Sinc methods even for a family of functions fitting the SE-Sinc methods, - Part II Indefinite integration2013

    • Author(s)
      K. Tanaka, T. Okayama, T. Matsuo, and M. Sugihara
    • Journal Title

      Numer. Math.

      Volume: 125 Pages: 545,568

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DE-Sinc methods have almost the same convergence property as SE-Sinc methods even for a family of functions fitting the SE-Sinc methods, - Part I Definite integration and function approximation2013

    • Author(s)
      T. Okayama, K. Tanaka, T. Matsuo and M. Sugihara
    • Journal Title

      Numer. Math.

      Volume: 125 Pages: 511,543

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A new geometric integration approach based on local invariants2013

    • Author(s)
      T. Matsuda and T. Matsuo
    • Journal Title

      JSIAM Letters

      Volume: 5 Pages: 37,40

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] コンパクト差分に基づく離散変分導関数法2013

    • Author(s)
      金澤宏紀, 松尾宇泰, 谷口隆晴
    • Journal Title

      日本応用数理学会論文誌

      Volume: 23 Pages: 203,232

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Error estimates with explicit constants for Sinc approximation, Sinc quadrature and Sinc indefinite integration2013

    • Author(s)
      T. Okayama, T. Matsuo and M. Sugihara
    • Journal Title

      Numer. Math.

      Volume: 124 Pages: 361,394

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 離散不等式の解析と非線形シュレディンガー方程式に対する ある保存差分スキームの理論解析2014

    • Author(s)
      小島広樹, 松尾宇泰, 降籏大介
    • Organizer
      応用数理学会2013年度研究部会連合発表会
    • Place of Presentation
      京都, 日本
    • Year and Date
      20140319-20140320
  • [Presentation] 非線形偏微分方程式に対する構造保存解法の高速化の試み2014

    • Author(s)
      降籏 大介
    • Organizer
      常微分方程式の数値解法とその周辺2014
    • Place of Presentation
      袋井, 日本
    • Year and Date
      20140305-20140307
  • [Presentation] 非対称分解に基づく離散変分導関数法の緩和2014

    • Author(s)
      降籏 大介
    • Organizer
      北海道大学MMCセミナー
    • Place of Presentation
      札幌, 日本
    • Year and Date
      20140117-20140117
  • [Presentation] 構造保存数値解法入門 --離散変分導関数法--2013

    • Author(s)
      降籏 大介
    • Organizer
      応用数学勉強会
    • Place of Presentation
      埼玉, 日本
    • Year and Date
      20131217-20131217
  • [Presentation] ボロノイメッシュ --有限体積法に適した空間離散化法--2013

    • Author(s)
      降籏 大介
    • Organizer
      東京大学数値解析セミナー(UTNAS)
    • Place of Presentation
      東京, 日本
    • Year and Date
      20131126-20131126
  • [Presentation] Predictor corrector algorithm with the discrete variational derivative method2013

    • Author(s)
      Daisuke Furihata
    • Organizer
      International Conference on Scientific Computation and Differential Equations
    • Place of Presentation
      Valladolid, Spain
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] On the derivation of energy-preserving $H^1$-Galerkin schemes for Hamiltonian partial differential equations2013

    • Author(s)
      Y. Miyatake and T. Matsuo
    • Organizer
      SciCADE 2013
    • Place of Presentation
      Valladolid, Spain
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] An energy-preserving exponentially-fitted continuous stage Runge-Kutta method for Hamiltonian systems2013

    • Author(s)
      Y. Miyatake and T. Matsuo
    • Organizer
      SciCADE2013
    • Place of Presentation
      Valladolid, Spain
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] Energy-preserving compact difference schemes for nonlinear wave equations2013

    • Author(s)
      T. Matsuo, T. Yaguchi and H. Kanazawa
    • Organizer
      SciCADE 2013
    • Place of Presentation
      Valladolid, Spain
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] 弱非線形離散変分導関数スキームについて2013

    • Author(s)
      降籏 大介
    • Organizer
      日本応用数理学会2013年度年会
    • Place of Presentation
      福岡, 日本
    • Year and Date
      20130909-20130911
  • [Presentation] 振動解を保つハミルトン系に対する陽的な保存スキームの導出とその誤差解析2013

    • Author(s)
      宮武勇登, 松尾宇泰
    • Organizer
      日本応用数理学会2013年度年会
    • Place of Presentation
      福岡, 日本
    • Year and Date
      20130909-20130911
  • [Presentation] 保存弱形式に基づく不連続ガレルキン法2013

    • Author(s)
      相本佳文, 松尾宇泰
    • Organizer
      日本応用数理学会2013年度年会
    • Place of Presentation
      福岡, 日本
    • Year and Date
      20130909-20130911
  • [Presentation] An iteration method for the numerical solution of the discrete variational derivative schemes2013

    • Author(s)
      Daisuke Furihata
    • Organizer
      Czech-Japanese Seminar in Applied Mathematics 2013
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20130905-20130908
  • [Presentation] A discontinuous Galerkin method based on variational structures2013

    • Author(s)
      T. Matsuo, Y. Aimoto and Y. Miyatake
    • Organizer
      Czech-Japanese Seminar in Applied Mathematics 2013
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20130905-20130908
  • [Presentation] An attempt to create fast numerical schemes with the discrete variational derivative method2013

    • Author(s)
      Daisuke Furihata
    • Organizer
      Equadiff13
    • Place of Presentation
      Prague, Czecho
    • Year and Date
      20130826-20130830
  • [Presentation] 離散変分導関数法およびその線形化と,その解析にあらわれる離散的な関数不等式について2013

    • Author(s)
      降籏 大介
    • Organizer
      愛媛大学解析セミナー
    • Place of Presentation
      愛媛, 日本
    • Year and Date
      20130621-20130622
  • [Presentation] Invariants-preserving integration of the modified Camassa-Holm equation2013

    • Author(s)
      Y. Miyatake, T. Matsuo and D. Furihata
    • Organizer
      The 9th East Asia SIAM Conference
    • Place of Presentation
      Bandung, Indonesia
    • Year and Date
      20130618-20130620
  • [Presentation] An attempt to design a fast and structure preserving scheme for the Feng equation2013

    • Author(s)
      Daisuke Furihata
    • Organizer
      The Third International Conference: Nonlinear Waves -Theory and Applications
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      20130612-20130615
  • [Presentation] Structure-preserving discretizations for Ostrovsky-type nonlocal nonlinear wave equations2013

    • Author(s)
      Y. Miyatake, T. Yaguchi and T. Matsuo
    • Organizer
      The Third International Conference: Nonlinear Waves-Theory and Applications
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      20130612-20130615
  • [Presentation] Discretization of a nonlocal nonlinear wave equation preserving its variational structure2013

    • Author(s)
      T. Matsuo
    • Organizer
      The Third International Conference: Nonlinear Waves-Theory and Applications
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      20130612-20130615
  • [Presentation] KdV方程式に対する構造保存型不連続Galerkin法2013

    • Author(s)
      相本佳史,松尾宇泰
    • Organizer
      2013年度数値解析シンポジウム
    • Place of Presentation
      松山, 日本
    • Year and Date
      20130612-20130614

URL: 

Published: 2015-05-28  

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