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力学系における特異的軌道の精度保証付き数値計算法の包括的理論の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K14235
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数学基礎・応用数学
研究機関九州大学

研究代表者

松江 要  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 助教 (70610046)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード特異構造の一様評価 / コンパクト化 / 時間スケール特異性解消 / 爆発レート / 精度保証付き数値計算 / 力学系 / fast-slow系 / 爆発解 / 燃焼 / 絶滅進行波 / コンパクトン進行波 / 漸近挙動 / 応用数学 / 数値解析
研究成果の概要

パラメータ摂動による特異性を有する微分方程式系、特に「多重スケール構造」を有するものの解、或いは有限時刻における発散、および不連続性の出現により解を適切に延長できなくなる「有限時間特異性」につき、力学系の観点から解を記述する標準的な方法を確立した。
また結果の厳密性と具体性の両方を担保する、数学解析、数値計算のいずれも困難な対象を明確にとらえ、様々な系に適用できる精度保証付き数値計算の方法論を提唱した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

微分方程式の解構造において特徴づけが一般に困難な「特異性」の記述につき、結果の妥当性が限られる数学的結果と数値計算の橋渡しを担う精度保証付き数値計算が、標準的な力学系の道具を用いて適用できるようになる事で、特異性も厳密性と具体性を担保しつつ計算できるようになった。また特異性がいつ生じるかを力学系の言葉で明確にし、その振る舞いを力学系と精度保証付き数値計算で追えるようになった事で、特異性発現の有無を判定する事が可能となり、その振る舞いを厳密性をもって視認する事が可能となった。これは微分方程式の解の特異性解析を容易にかつ体系的にし、信頼性のある深い考察を導く事につながる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 備考 (4件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] McGill University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Delft University of Technology(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ウエスト・ロンドン大学(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Rigorous numerics of blow-up solutions for ODEs with exponential nonlinearity"2020

    • 著者名/発表者名
      K. Matsue and A. Takayasu
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics

      巻: 374 ページ: 112607-112607

    • DOI

      10.1016/j.cam.2019.112607

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fast-slow系における精度保証付き数値計算2019

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 雑誌名

      『数学』(日本数学会編集)

      巻: 71

    • NAID

      130008067653

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometric treatments and a common mechanism in finite-time singularities for autonomous ODEs2019

    • 著者名/発表者名
      Kaname Matsue
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations

      巻: 267 号: 12 ページ: 7313-7368

    • DOI

      10.1016/j.jde.2019.07.022

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Resonant-tunneling in discrete-time quantum walk2019

    • 著者名/発表者名
      Kaname Matsue, Leo Matsuoka, Osamu Ogurisu and Etsuo Segawa
    • 雑誌名

      Quantum Studies: Mathematics and Foundations

      巻: 6 ページ: 35-44

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast-slow系における精度保証付き数値計算2019

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 雑誌名

      「数学」(日本数学会編集)

      巻: 71 ページ: 1-30

    • NAID

      130008067653

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Blow-Up Solutions of Differential Equations with Poincare-Type Compactifications2018

    • 著者名/発表者名
      Kaname Matsue
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Applied Dynamical Systems

      巻: 17 号: 3 ページ: 2249-2288

    • DOI

      10.1137/17m1124498

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 微分方程式の爆発解:精度保証付き数値計算と力学系的解釈2018

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 雑誌名

      日本シミュレーション学会誌「シミュレーション」

      巻: 37 ページ: 188-196

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rigorous numerics for fast-slow systems with one-dimensional slow variable: topological shadowing approach2017

    • 著者名/発表者名
      Kaname Matsue
    • 雑誌名

      Topological Methods in Nonlinear Analysis

      巻: 50 号: 2 ページ: 357-468

    • DOI

      10.12775/tmna.2016.072

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 流体力学的不安定な予混火炎における重力効果2019

    • 著者名/発表者名
      松江 要, Shikhar Mohan, Moshe Matalon
    • 学会等名
      第57回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 「法双曲型爆発」: ケーススタディ2019

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 学会等名
      2019年度応用数学合同研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 流体力学的不安定な予混火炎ダイナミクス:重力の影響2019

    • 著者名/発表者名
      松江 要, Shikhar Mohan, Moshe Matalon
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Rigorous numerics in combustion problem: premixed stationary flames in weak thermal expansion setting2019

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 学会等名
      日本応用数理学会2019年度年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Rigorous numerics for finite-time singularities -fundamentals and perspectives-2019

    • 著者名/発表者名
      Kaname Matsue
    • 学会等名
      ICIAM2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of gravity on hydrodynamically unstable flames2019

    • 著者名/発表者名
      Kaname Matsue, Shikhar Mohan, Moshe Matalon
    • 学会等名
      The 12th Asia-Pacific Conference on Combustion
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 数学・数理科学的アプローチの可能性:予混合火炎のモデル方程式を例に2018

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 学会等名
      公益社団法人自動車技術会2018年春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Finite-time singularity for ODEs from the viewpoint of dynamical systems2018

    • 著者名/発表者名
      Kaname Matsue
    • 学会等名
      EASIAM 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rigorous numerics of finite-time singularity for ODEs2018

    • 著者名/発表者名
      Kaname Matsue
    • 学会等名
      EASIAM 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微分方程式の爆発解の精度保証付き数値計算:ケーススタディ --- 指数関数非線型項を持つ場合2018

    • 著者名/発表者名
      松江 要, 高安 亮紀
    • 学会等名
      日本応用数理学会2018年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Rigorous numerics and asymptotic analysis of finite-time singularities : qualitative and quantitative natures2018

    • 著者名/発表者名
      Kaname Matsue
    • 学会等名
      SCAN 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 無限遠ダイナミクスが導く解の爆発レート2018

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 学会等名
      日本数学会2018年度年会(応用数学)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 速いレートで振る舞う振動爆発解と, 振動発散解2018

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 学会等名
      日本数学会2018年度年会(応用数学)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限進行波の精度保証付き数値計算2017

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] サドルが紡ぐ縁 -えにし- : 精度保証付き数値計算と力学系2017

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 学会等名
      日本数学会2017年度秋季総合分科会(応用数学)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Rigorous numerics of blow-up solutions for autonomous ODEs2017

    • 著者名/発表者名
      Kaname Matsue
    • 学会等名
      A3 workshop on Fluid Dynamics and Materials Science in CSIAM (China SIAM) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 絶滅・コンパクトン進行波 - 精度保証付き数値計算からその先へ2017

    • 著者名/発表者名
      松江 要
    • 学会等名
      2017年度応用数学合同研究集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/7000003451/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] Prof. Moshe Matalon

    • URL

      https://mechanical.illinois.edu/directory/profile/matalon

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] Dr. Robert Laister

    • URL

      https://people.uwe.ac.uk/Person/RobertLaister

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] Prof. Petros Sofronis

    • URL

      https://mechanical.illinois.edu/directory/profile/sofronis

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] ICIAM20192019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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