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数理科学における逆問題の数学解析と数値解法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15340027
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 数学一般(含確率論・統計数学)
研究機関東京大学

研究代表者

山本 昌宏  東京大学, 大学院・数理科学研究科, 助教授 (50182647)

研究分担者 中村 玄  北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50118535)
斎藤 三郎 (斉藤 三郎)  群馬大学, 工学部, 教授 (10110397)
磯 祐介 (磯 裕介)  京都大学, 大学院・情報学研究科, 教授 (70203065)
井川 満  京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80028191)
西田 孝明  早稲田大学, 理学院, 教授 (70026110)
大西 和榮  茨城大学, 理学部, 教授 (20078554)
登坂 宣好  日本大学, 生産工学部, 教授 (00059776)
研究期間 (年度) 2003 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
13,900千円 (直接経費: 13,900千円)
2006年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2005年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2004年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
2003年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
キーワード逆問題 / 数学解析 / 数値解析 / 不安定性 / 正則化 / 応用逆問題 / 数値解法 / 正則化法 / 安定性
研究概要

直接視ることができない対象の内部の物理的な性質を境界における観測などの利用できるデータから決定したり、結果から原因を推定するという逆問題の研究が数理科学や工業現場において多様な形で現れてきており、その数学解析とそれに基づいた数値解析手法の開発が最近益々重要になってきている。その理由としては、逆問題の応用上の重要性とあいまって、計算機や観測機器が近年飛躍的に向上してきたことがある。そのために従来型の数値解法の改良が強く期待されている。しかし、数値解法の開発や品質保証のためには逆問題自体の数学も遂行されなくてはならないが、あまり成果が挙がっていないのが現状である。例えばプラントなどの内部の状態を適切に評価・制御して効率的かつ経済的な施設の運営に結びつけるような産業界における逆問題には本質的な不安定性があり、合理的かつ有効な数値解法のためには、従来型の手法をあてはめることは危険である。言い換えれば、良好な数値解を得るためには、もとの逆問題に安定性の度合いにみあった精度を保証する数値解法を選ぶ必要がある。そこで対象となっている個々の逆問題に対して一意性や安定性などの数学解析の研究がまず必要である。本研究ではそのような逆問題の数学解析の成果とそれに立脚した有効な数値解法が開発された。数学解析の手法としても偏微分方程式論や関数論など知識を駆使した多彩な成果が得られた。さらに本研究成果に関して産業界との連携が深まり、特許の出願が成された。

報告書

(5件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (23件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Logarithmic stability in determination of a coefficient in an acoustic equation by arbitrary boundary observations2006

    • 著者名/発表者名
      M.Bellassoued
    • 雑誌名

      J.Math.Pures Appl. 85

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uniqueness in determining polygonal sound-hard obstacle with a single Incoming wave2006

    • 著者名/発表者名
      J.Elschner
    • 雑誌名

      Inverse Problems 22

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lipschitz stability of an inverse problem for an acoustic equation2006

    • 著者名/発表者名
      M.V.Klibanov
    • 雑誌名

      App.Anal. 85

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Logarithmic stability in determination of a coefficient in an acoustic equation by arbitrary boundary observations2006

    • 著者名/発表者名
      M.Bellassoued, M.Yamamoto
    • 雑誌名

      J.Math.Pures Appl. 85

      ページ: 193-224

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Uniqueness in determining polygonal sound-hard obstacle with a single Incoming wave2006

    • 著者名/発表者名
      J.Elschner, M.Yamamoto
    • 雑誌名

      Inverse Problems 22

      ページ: 355-364

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Lipschitz stability of an inverse problem for an acoustic equation2006

    • 著者名/発表者名
      M.V.Klibanov, M.Yamamoto
    • 雑誌名

      Applicable Anal. 85

      ページ: 515-538

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Logarithmic stability in determination of a coefficient in an acoustic equation by arbitrary boundary observations2006

    • 著者名/発表者名
      M.Bellassoued
    • 雑誌名

      J. Math. Pures Appl. (9) 85 85

      ページ: 193-224

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Uniqueness in determining polygonal sound-hard obstacles with a single incoming wave2006

    • 著者名/発表者名
      J.Elschner
    • 雑誌名

      Inverse Problems 22

      ページ: 355-364

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Lipschitz stability of an inverse problem for an acoustic equation2006

    • 著者名/発表者名
      M.V.Klibanov
    • 雑誌名

      Appl. Anal. 85

      ページ: 515-538

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Convergence rates for Tikhonov regularization from different kinds of smoothness conditions2006

    • 著者名/発表者名
      A.Boettcher
    • 雑誌名

      Appl. Anal. 85

      ページ: 555-578

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] An inverse spectral problem for a nonsymmetric differential operator : uniqueness and reconstruction formula2006

    • 著者名/発表者名
      W.Ning
    • 雑誌名

      Integral Equations Operator Theory 55

      ページ: 273-304

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Stability estimate in a Cauchy problem for a hyperbolic equation with variable coefficients2005

    • 著者名/発表者名
      O.Y.Imanuvilov
    • 雑誌名

      J.Inverse III-Posed Probl. 13

      ページ: 583-594

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Estimation of point sources and applications to inverse problems2005

    • 著者名/発表者名
      V.Komornik
    • 雑誌名

      Inverse Problems 21

      ページ: 2051-2070

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The conditional stability in line unique continuation for a wave equation and an inverse wave source problem2005

    • 著者名/発表者名
      J.Cheng
    • 雑誌名

      Inveres Problems 21

      ページ: 1993-2007

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] An inverse source problem for Maxwell's equations in anisotropic media2005

    • 著者名/発表者名
      S.Li
    • 雑誌名

      Appl.Anal. 84

      ページ: 1051-1067

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] On the determination of the sound speed and a damping coefficient by two measurements2005

    • 著者名/発表者名
      V.G.Romanov
    • 雑誌名

      Appl.Anal. 84

      ページ: 1025-1039

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Carleman estimates for the non-stationary Lame system and the Applications to an inverse problem2005

    • 著者名/発表者名
      M.Yamamoto, O.Y.Imanuvilov
    • 雑誌名

      ESAIM : COCV 11

      ページ: 1-56

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(欧文)」より2004

    • 著者名/発表者名
      M.Yamamoto
    • 雑誌名

      Calculus(Saiensu sya)

      ページ: 278-278

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Conditional stability in determining a heat source2004

    • 著者名/発表者名
      M.Yamammoto, M.Chouilli
    • 雑誌名

      J.Inverse and III-posed Problems 12

      ページ: 233-243

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Unique determination of inhomogeneity in a stationary isotropic Lame system with variable coefficients2004

    • 著者名/発表者名
      M.Yamamoto, S.Kim
    • 雑誌名

      Contem.Math. 348

      ページ: 33-39

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] On the determination of wave speed and potential in a hyperbolic equation2004

    • 著者名/発表者名
      M.Yamamoto, V.G.Romanov
    • 雑誌名

      Contem.Math. 348

      ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Global uniqueness in the inverse acoustic scattering problem within polygonal obstacles2004

    • 著者名/発表者名
      M.Yamamoto, J.Cheng
    • 雑誌名

      Chinese Ann.Math. 25

      ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Carleman estimate for a stationary isotropic Lame system and the applications2004

    • 著者名/発表者名
      M.Yamamoto, O.Y.Imanuvilov
    • 雑誌名

      Appl.Anal. 83

      ページ: 243-270

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [学会発表] Stability analysis and regularization to inverse problems of determining coefficients2005

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yamamoto
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Joint Seminar on Inverse Problems
    • 発表場所
      台湾、中央研究院数学研究所
    • 年月日
      2005-10-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Stability analysis and regularization to inverse problems of determining coefficients2004

    • 著者名/発表者名
      M.Yamamoto
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Joint Seminar on Inverse Problems
    • 発表場所
      Taipei(Taiwan), Institue of Mathematics
    • 年月日
      2004-10-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 理工系のための基礎と応用 微分積分2004

    • 著者名/発表者名
      山本昌宏
    • 総ページ数
      278
    • 出版者
      サイエンス社
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 基礎と応用 微分積分22004

    • 著者名/発表者名
      山本昌宏
    • 総ページ数
      278
    • 出版者
      サイエンス社
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 特許権2006

    • 発明者名
      山本昌宏
    • 権利者名
      新日本製鐵株式會社
    • 公開番号
      2007-071686
    • 出願年月日
      2006-09-07
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kim, Sungwhan, Yamamoto Masahiro: "Uniqueness in identification of the support of a source term in an elliptic equation"SIAM.J.Math.Anal. 35・No1. 148-159 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Imanuvilov, Oleg Yu, Yamamoto Masahiro: "Carleman inequalities for parabolic equations in Sobolev spaces of negative order and exact controllability for semilinear parabolic equations"Publ.Res.Inst.Math.Sci. 39 No2. 227-274 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Elschner, J, Schmidt, G, Yamamoto, M: "An inverse problem in periodic diffractive optics : global uniqueness with a single wavenumber"Inverse problems. 19・No3. 779-789 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Imanuvilov, Obeg, Isakov, Victor, Yamamoto Masahiro: "An inverse problem for the dynamical Lame system with two sets of boundary date"Comm.Pure Appl.Math.. 56 No9. 1366-1382 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Nakamura Gen, Wang, Uhlmann, Gunther, Jem-Nan: "Reconstruction of cracks in an inhomogeneous anisotropic elastic medium"J.Math.Pures Appl.(9). 82 No10. 1251-1276 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Nakamura Gen, Wang Jenn-Nan: "Unique continuation for an elasticity system with residual stress and its applications"SIAM J.Math.Anal. 35.No2. 304-317 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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