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微分方程式の超離散化と非線形工学システム

研究課題

研究課題/領域番号 10875020
研究種目

萌芽的研究

配分区分補助金
研究分野 工学基礎
研究機関東京大学

研究代表者

薩摩 順吉  東京大学, 大学院・数理科学研究科, 教授 (70093242)

研究分担者 時弘 哲治  東京大学, 大学院・数理科学研究科, 教授 (10163966)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1999年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1998年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードソリトン / 可積分系 / 加速法 / ソーティング / 超離散 / 差分方程式
研究概要

本研究は超離散化の手法をさまざまな工学システムに応用すること、および逆超離散化とも言うべき手法を用いて、さまざまな離散工学システムに対応する連続系を構成し、新しい視点でシステムの理解を図ることを目的としている。この目的に対して、本年度の研究経過は以下の通りである。
前者について、昨年度に引き続き戸田分子方程式に対応するセルオートマトン(CA)系の解の代数的性質、解の挙動と数列の加速法・ソーティングとの関わりを考察した。また、具体的に工学との関連を明らかにすることはできなかったが、応用可能と思われる多次元のCA系を構成し、その解の挙動を議論した。多次元への拡張は素直なものであり、本研究で得られた知見をもとに、数列加速やソーティング問題だけでなく、ペトリネットやグラフ理論でどのような拡張が可能かを検討することが一つの研究課題である。
後者について、逆超離散の考え方を戸田分子方程式及びその拡張版に適用し、CA系が無限個の保存量・対称性をもつことを明らかにした。この結果は、可積分なCAは同じく可積分な微分方程式・差分方程式が有する性質を共有していることを示したものであり、超離散系の構造理解に役立つものと考えられる。また一般の(非可積分な)系に対する試みとして、さまざまな型のCAについて、対応する差分方程式を構成し、その解の構造を考察した。そうして得られた差分方程式がCAの解の振る舞いを忠実に反映しているかどうかについてはまだ完全には把握できていないが、ある種のCAに対して、それをきわめてよく近似する差分方程式が存在することが明らかになった。今後、さらにCAに対応する差分方程式の構造を考察し、解の相互関係についての普遍的な性質を抽出することが重要な研究課題である。

報告書

(2件)
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (10件)

  • [文献書誌] T.Tokihiro: "Proof of Solitonical Nature of Box and Ball Systems by means of Inverse ultra-discretization"Inverse Problem. 15巻. 1639-1662 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] A.Nagai: "Ultra-discrete Toda Molecule Equations and Sorting Algorithms"Mathematics of Computation. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 薩摩 順吉: "超離散とは"数理科学. 435号. 5-11 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 薩摩 順吉: "超離散化・・セルオートマトンと微分方程式をつなぐ・・"応用数理. 9巻 3号. 44-54 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Moriwaki: "Two-dimensional Toda Cellular Automaton"LONDON MATH. SOC. LECTURE NOTE SERIES. 255号. 334-342 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 薩摩 順吉: "セルオートマトンと微分方程式"九州大学応用力学研究所研究集会報告10ME-SI 「ソリトン理論の新展開」. 88-93 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] A.Nagai: "The Toda Molecule Eguation and the ε-Algorithm" Mathematics of Computation. 67巻. 1565-1575 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] A.Nagai: "Ultra-discrete Toda Molecule Equation" Phys.Letter A. 244巻. 383-388 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] R.Willox: "Nonautonomous Discrete Integrable Systems" Chaos,Solitons and Fractals. (掲載予定). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] A.Nagai: "Ultra-discrete Toda Holecule Equations and Sorting Algorithms"

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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