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発展方程式の解に対する指数関数行列を用いた精度保証付き数値計算法

研究課題

研究課題/領域番号 17K17948
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
計算科学
研究機関佐賀大学

研究代表者

木村 拓馬  佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60581618)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード精度保証付き数値計算法 / 微分方程式 / 有限要素法 / 発展方程式 / 数値計算 / 数値解析 / 精度保証付き数値計算
研究成果の概要


本研究の目的は,発展方程式の解の存在範囲もしくは一意存在の範囲を特定する精度保証付き数値計算法の開発である.解の存在を示し数値解の誤差を厳密評価することで解の存在範囲を特定することができる.
主に放物型偏微分方程式を対象とし,空間方向は有限要素近似における誤差評価を,時間方向は行列指数関数を用いて表される基本解の厳密計算による補間誤差を評価することで,初期値境界値問題や周期境界値問題に対する精度保証付き数値計算法を導出した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

計算機を用いた数値計算は非常に有用であるが,一般に,そこで得られる数値解は誤差を含む.そのため,数値解の精度を厳密に保証できる数値計算手法が近年活発に研究されている.
本研究の主な成果は,いくつかの条件が整えば発展方程式の数値解に対する誤差評価を与えるというものであり,与えられた問題の解の存在範囲もしくは一意存在の範囲を計算機を用いて自動的に求める精度保証付き数値計算法の開発に寄与する成果といえる.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Constructive error estimates for full discrete approximation of periodic solution for heat equation2020

    • 著者名/発表者名
      Kimura Takuma、Minamoto Teruya、Nakao Mitsuhiro T.
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics

      巻: 368 ページ: 112510-112510

    • DOI

      10.1016/j.cam.2019.112510

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constructive error analysis of a fulldiscrete finite element method for the heat equations2019

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

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 36 号: 3 ページ: 777-790

    • DOI

      10.1007/s13160-019-00362-6

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [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
      Takuma Kimura, Teruya Minamoto, and Mitsuhiro T. Nakao
    • 雑誌名

      Reliable Computing

      巻: 25 ページ: 202-212

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 線形熱方程式の時間周期解に対する近似解の事前誤差評価について2019

    • 著者名/発表者名
      木村 拓馬, 皆本 晃弥,中尾 充宏
    • 学会等名
      第3回 精度保証付き数値計算の実問題への応用研究集会 (NVR 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] On the constructive error estimates of a full discrete approximation for time-periodic solution of the heat equations2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kimura, Teruya Minamoto and Mitsuhiro T. Nakao
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on Scientfic Computing, Computer Arithmetic, and Verified Numerical Computations
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 線形熱方程式の時間周期解に対する近似解の誤差評価について2018

    • 著者名/発表者名
      木村 拓馬, 皆本 晃弥, 中尾 充宏
    • 学会等名
      第2回 精度保証付き数値計算の実問題への応用研究集会 (NVR 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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