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2022 年度 実施状況報告書

微分代数方程式に対する高速な構造保存数値解法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 22K13955
研究機関東京大学

研究代表者

佐藤 峻  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (40849072)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
キーワード陰的線形スキーム / 2次保存量 / 構造保存数値解法 / 常微分方程式
研究実績の概要

本研究では,まず常微分方程式に対して,計算量の小さい構造保存数値解法の研究を行なった.同様の研究は以前から存在するが,本研究では,2次の保存量に対する構造保存数値解法の構成が重要であることに着目し,2次の保存量を保ち,高精度かつ計算量の小さい構造保存数値解法を構成した.この結果を論文にまとめ,採択されている.
また,この結果の応用として,上記の手法とScalar Auxiliary Variable (SAV) 法,保存的exponential Runge--Kutta法を組み合わせることで,高精度でありながら計算量の小さい構造保存数値解法が構成できることを確認した.SAV法は,主に偏微分方程式に対して近年盛んに研究されている手法で,補助変数を導入することで計算量の小さい構造保存数値解法を構成する手法である.また,exponential Runge--Kutta法は,線形項をもつ発展方程式に対して,行列指数関数を用いて構成するRunge--Kutta法の変種で,線形項が支配的な場合に有効であることが知られている.本研究では,これらを巧妙に組み合わせることで,高精度でありながら計算量の小さい構造保存数値解法が構成できることを確認し,現在論文を執筆中である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度は,常微分方程式に関する研究が進展した.現段階では微分代数方程式に対して適用はしていないが,その素地は整ったと言える.

今後の研究の推進方策

今年度に行った常微分方程式に対する研究のさらなる発展を目指す.また,それとともに,微分代数方程式への適用も目指す.

次年度使用額が生じた理由

今年度は,研究の遂行と論文執筆に重点を置き,研究成果の国際学会での発表や,海外の研究者との交流は次年度以降に主に行う想定で,次年度使用額が発生している.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022

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 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] High-order linearly implicit schemes conserving quadratic invariants2023

    • 著者名/発表者名
      Shun Sato, Yuto Miyatake, John C. Butcher
    • 雑誌名

      Applied Numerical Mathematics

      巻: 187 ページ: 71--88

    • DOI

      10.1016/j.apnum.2023.02.005

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mathematical analysis of a conservative numerical scheme for the Ostrovsky equation2022

    • 著者名/発表者名
      Shuto Kawai, Shun Sato, Takayasu Matsuo
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 14 ページ: 53--56

    • DOI

      10.14495/jsiaml.14.53

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Essential convergence rate of ordinary differential equations appearing in optimization2022

    • 著者名/発表者名
      Ushiyama Kansei、Sato Shun、Matsuo Takayasu
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 14 ページ: 119~122

    • DOI

      10.14495/jsiaml.14.119

    • 査読あり
  • [学会発表] High-order linearly implicit schemes conserving quadratic invariants2023

    • 著者名/発表者名
      S. Sato
    • 学会等名
      ANODE2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 最適化手法由来のヘッセ行列を伴う連続力学系モデルに対する数値解析学的アプローチ2023

    • 著者名/発表者名
      上島 智哉, 佐藤 峻, 牛山 寛生, 松尾 宇泰, 田中 健一郎
    • 学会等名
      日本応用数理学会2023年研究部会連合発表会
  • [学会発表] Nesterovの加速勾配法の可変刻み線形多段法としての解釈とその応用について2022

    • 著者名/発表者名
      野沢 諒太, 松尾 宇泰, 佐藤 峻
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2022年度 年会
  • [学会発表] 勾配流に対する離散勾配を用いた最適化手法の統一的記述について2022

    • 著者名/発表者名
      牛山 寛生, 佐藤 峻, 松尾 宇泰
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2022年度 年会
  • [学会発表] 連続最適化に対する数値解析学的アプローチ2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 峻, 牛山 寛生, 松尾 宇泰
    • 学会等名
      RIMS共同研究 (公開型)「数値解析が拓く次世代情報社会~エッジから富岳まで~」
  • [学会発表] High-order linearly implicit schemes conserving quadratic invariants2022

    • 著者名/発表者名
      S. Sato
    • 学会等名
      JSPS Seminar: Topics in computational methods for stochastic and deterministic differential equations
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 最適化手法記述のための弱い離散勾配について2022

    • 著者名/発表者名
      牛山 寛生, 佐藤 峻, 松尾 宇泰
    • 学会等名
      2022年度応用数学合同研究集会

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公開日: 2023-12-25  

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