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無限次元非線形数理モデルに対する高精度数値的検証理論の構築

研究課題

研究課題/領域番号 15K05012
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数学基礎・応用数学
研究機関九州大学 (2016-2017)
佐世保工業高等専門学校 (2015)

研究代表者

中尾 充宏  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 学術研究者 (10136418)

連携研究者 渡部 善隆  九州大学, 情報基盤研究開発センター, 准教授 (90243972)
木村 拓馬  佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60581618)
木下 武彦  京都大学, 学際融合教育研究推進センター, 特定講師 (30546429)
研究協力者 Michael Plum  Karlsruhe大学, 教授
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード精度保証付き数値計算法 / 解の数値的検証 / 数値解析 / 解の事後誤差評価 / 計算機援用証明 / 非線形現象 / 非線形偏微分方程式 / 数値的検証法 / 構成的高精度事前誤差評価 / 非線形楕円型方程式 / 非線形発展方程式
研究成果の概要

楕円型および放物型方程式をはじめとする無限次元数理モデルに対し、解を精度保証付きで検証する手法の定式化とその拡張・改良を行った。非線形問題の検証で重要な、線形化作用素に対する逆作用素ノルムの数値評価について、高効率・高精度な計算法を開発し実用性を立証した。また、高い正則性を持つ楕円型方程式の解の高精度評価法を導出し、その有効性を示した。半離散化された熱方程式に対して、基本解行列を用いて時間方向を近似する全離散有限要素スキームに対し、最良オーダーの構成的a priori誤差評価を導出した。さらに一般的な関数空間設定のもとで無限次元Newton型検証法を定式化し具体的な適用例を示した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(Germany)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Validated Constructive Error Estimations for Biharmonic Problems,2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kinoshita, Y. Watanabe, M. T. Nakao
    • 雑誌名

      Reliable Computing

      巻: 25 ページ: 168-177

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimal Order Constructive a Priori Error Estimates for a Full Discrete Approximation of the Heat Equation2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, T. Minamoto, M. T. Nakao
    • 雑誌名

      Reliable Computing

      巻: 25 ページ: 201-212

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On the compactness of a nonlinear operator related to stream function-vorticity formulation for the Navier-Stokes equations2017

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Yoshitaka、Nakao Mitsuhiro T.、Nagatou Kaori
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 9 号: 0 ページ: 77-80

    • DOI

      10.14495/jsiaml.9.77

    • NAID

      130006252917

    • ISSN
      1883-0609, 1883-0617
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Some remarks on the rigorous estimation of inverse linear elliptic operators2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kinoshita, Y. Watanabe, M. T. Nakao
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 9553, the proceedings of SCAN 2014

      巻: 9553 ページ: 225-235

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Norm bound computation for inverses of linear operators in Hilbert spaces2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Watanabe, Kaori Nagatou, Michael Plum, and Mitsuhiro T. Nakao
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations

      巻: 260 号: 7 ページ: 6363-6374

    • DOI

      10.1016/j.jde.2015.12.041

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Some remarks on a priori estimates of highly regular solutions for the Poisson equation in polygonal domains2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kinoshita, Y. Watanabe, N. Yamamoto, M. T. Nakao
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 33 ページ: 629-636

    • NAID

      210000183342

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A numerical verification method for nonlinear functional equations based on infinite-dimensional Newton-like iteration2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Watanabe, M.T. Nakao
    • 雑誌名

      Applied Mathematics and Computation

      巻: 276 ページ: 239-251

    • DOI

      10.1016/j.amc.2015.12.021

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Recurrence relations of orthogonal polynomials in <I>H</I><sub>0</sub><sup>1</sup> and <I>H</I><sub>0</sub><sup>2</sup>2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kinoshita, Y. Watanabe, M. T. Nakao
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 6 号: 3 ページ: 404-409

    • DOI

      10.1587/nolta.6.404

    • NAID

      130005085581

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Verified Computations of Eigenvalue Exclosures for Eigenvalue Problems in Hilbert Spaces2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Watanabe, Kaori Nagatou, Michael Plum, and Mitsuhiro T. Nakao
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Numerical Analysis

      巻: 52 号: 1 ページ: 975-992

    • DOI

      10.1007/s13160-014-0160-6

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Laplacianノルム評価を援用した楕円型線形作用素の可逆性検証2018

    • 著者名/発表者名
      渡部善隆、木下武彦、中尾充宏
    • 学会等名
      日本応用数理学会2018年 研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Some remarks on the numerical norm estimation of the inverse operator in Hilbert spaces2017

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro T. Nakao, Takehiko Kinoshita, Yoshitaka Watanabe
    • 学会等名
      The International Workshop on Numerical Verification and its Applications 2017(INVA 2017)
    • 発表場所
      Miyako-jima, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the guaranteed error bounds of a new approximation scheme for parabolic problems2017

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro T. Nakao
    • 学会等名
      BIRS Workshop, Rigorous Numerics for Infinite Dimensional Nonlinear Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the numerical norm estimation of the inverse operator in Hilbert space2017

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro T. Nakao
    • 学会等名
      Dagstuhl Seminar, Reliable Computation and Complexity on the Reals
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 値域が共役空間となる2 階楕円型作用素に対する可逆性検証法の改良2017

    • 著者名/発表者名
      木下武彦、渡部善隆、中尾充宏
    • 学会等名
      日本応用数理学会2017年度年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Hilbert空間における線形作用素に対する逆作用素ノルム評価の改良2017

    • 著者名/発表者名
      木下武彦、渡部善隆、中尾充宏
    • 学会等名
      日本数学会秋季総合分科会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] コンパクト作用素のレゾルベントに対する下側評価2016

    • 著者名/発表者名
      木下武彦, 渡部 善隆, 中尾 充宏
    • 学会等名
      2016年度応用数学合同研究集会
    • 発表場所
      龍谷大学瀬田キャンパス
    • 年月日
      2016-12-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限要素法の構成的誤差評価とその計算機援用証明への応用2016

    • 著者名/発表者名
      中尾充宏
    • 学会等名
      RIMS研究集会:現象解明に向けた数値解析学の新展開II
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Validated constructive error estimatations for bi-harmonic problems2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Watanabe, Takehiko Kinoshita and Mitsuhiro T. Nakao
    • 学会等名
      17th International Symposium on Scientific Computing, Computer Arithmetics and Verified Numerics(SCAN 2016)
    • 発表場所
      Uppsala University, Uppsala, Sweden
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the refinement of constructive a priori error estimates of the finite element methods with applications to verified computation for PDEs2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro T. Nakao
    • 学会等名
      The Sixth China-Japan-Korea Joint Conference on Numerical Mathematics
    • 発表場所
      NIMS, Daejeon, Korea
    • 年月日
      2016-08-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 精度保証付き数値計算による平行Poiseuille 流れの高精度不安定性解析2016

    • 著者名/発表者名
      渡部善隆、木下武彦、中尾充宏
    • 学会等名
      日本数学会年会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] H3 and H4 regularities of the Poisson equation on polygonal domains2015

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Kinoshita, Yoshitaka Watanabe, Mitsuhiro T. Nakao
    • 学会等名
      6th International Conference on Mathematical Aspects of Computer and Information Sciences
    • 発表場所
      Zuse Institute Berlin, Germany
    • 年月日
      2015-11-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] H3 正則性を持つ一般多角形領域上のPoisson 方程式の解について2015

    • 著者名/発表者名
      木下武彦、渡部善隆、中尾充宏
    • 学会等名
      日本数学会秋季総合分科会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 線形化、Kolmogorov 問題に対する固有値の除外について2015

    • 著者名/発表者名
      渡部善隆、Nagatou Kaori、Plum Michael、中尾充宏
    • 学会等名
      2015年度日本応用数理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] On constructive higher order a priori error estimates of the finite element methods with applications to validated computation for PDEs2015

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro T. Nakao
    • 学会等名
      Workshop, Nonlinear PDE days
    • 発表場所
      Karlsruhe Institute of Technology, Germany
    • 年月日
      2015-07-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-02-16  

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