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2023 年度 実績報告書

Sinc法の再定式化と応用拡大

研究課題

研究課題/領域番号 17K14147
研究機関広島市立大学

研究代表者

岡山 友昭  広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (80587866)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2024-03-31
キーワード数値解析
研究実績の概要

本研究の目的は,解析的な関数に対する超高性能数値計算法であるSinc法を改良し,また適用範囲を拡大していくことである.自然科学・工学では,扱う対象が解析的な関数であることが多く,この場合は既存の汎用手法に比べSinc法が非常に高性能であることが知られている.そこで本研究では,このSinc法をさらに改良し適用範囲を拡大すべく,提案されているSinc法に基づく数値計算法に対し(a)連立系への拡張,(b)Sinc法と組み合わせる変数変換の改善,(c)精度保証付き数値計算法の開発,等について研究を行う.この際,実装が煩雑にならないようSinc法を再定式化することがポイントとなる.平成29-30年度では,有限区間のみでなく半無限区間全体で微分方程式の初期値問題の近似解を求めるSinc-Nystroem法を改善し,また指数的収束をすることを理論誤差解析により示した.ただし,この方法は特殊関数の計算が重いという欠点があったため,平成30年度にはSinc選点法の開発を行い,実際にSinc-Nystroem法の約半分の時間で計算できることを多くの問題で確認した.令和元年度にはSinc選点法に対する理論誤差解析を行い,Sinc-Nystroem法と同等の収束性能であることを示した.またこれらは連立系への拡張も行っている.令和2年度では,令和元年度で行ったSinc法における刻み幅や和の打ち切り公式の改善,片側急減衰関数に対するSinc法の変数変換の改善や精度保証のための理論誤差評価などを(積分近似から関数近似に)発展させた.令和3年度では,不定積分に対するSinc法の再定式化を行った.令和4年度では,ガンマ関数の近似の誤差評価の修正や,微分近似に対するSinc法の理論誤差評価を行った.令和5年度では,アウトリーチ活動にも注力し,商業誌におけるチュートリアルの執筆や,書籍の出版も行った.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (4件) (うちオープンアクセス 4件、 査読あり 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 有限区間におけるSinc関数近似の理論誤差評価の証明2023

    • 著者名/発表者名
      田中 健一郎、岡山 友昭
    • 雑誌名

      応用数理

      巻: 33 ページ: 94-102

    • DOI

      10.11540/bjsiam.33.2_94

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sinc-collocation methods with consistent collocation points for Fredholm integral equations of the second kind2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Okayama
    • 雑誌名

      Dolomites Research Notes on Approximation

      巻: 16 ページ: 63-74

    • DOI

      10.14658/PUPJ-DRNA-2023-3-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimal selection formulas of mesh size and truncation numbers for the double-exponential formula2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Okayama and Yuta Kawai
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 15 ページ: 81-84

    • DOI

      10.14495/jsiaml.15.81

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sinc関数近似から導かれる数値不定積分公式2023

    • 著者名/発表者名
      田中 健一郎、岡山 友昭
    • 雑誌名

      応用数理

      巻: 33 ページ: 152-163

    • DOI

      10.11540/bjsiam.33.3_152

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Error analyses of Sinc-collocation methods for exponential decay initial value problems2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki OKAYAMA, Ryota HARA and Shun'ichi GOTO
    • 学会等名
      Second International Conference on Mathematical And Computational Modelling, Approximation and Simulation (MACMAS 2023)
    • 国際学会
  • [図書] 変数変換型数値計算法2023

    • 著者名/発表者名
      田中 健一郎、岡山 友昭
    • 総ページ数
      280
    • 出版者
      岩波書店
    • ISBN
      4-00-029860-7

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公開日: 2024-12-25  

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