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2014 年度 実績報告書

精度保証付き数値計算による無限次元逆作用素の最適評価とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 24340018
研究機関九州大学

研究代表者

渡部 善隆  九州大学, 情報基盤研究開発センター, 准教授 (90243972)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード精度保証付き数値計算 / 計算機援用証明 / 関数解析 / 無限次元固有値問題 / 不動点定理
研究実績の概要

平成24年度・平成25年度の研究成果として、2階楕円型偏微分作用素に対する可逆性の検証条件を精緻化・一般化することにより、無限次元線形作用素の可逆性の検証と逆作用素の精度保証付きノルム評価方法を可能な限り一般的な関数空間と作用素に拡張した理論として与えることに成功した。また、この一般理論によって得られる逆作用素ノルム評価が、有限次元作用素による一様近似となるだけでなく、従来の方法では得ることのできなかった下限の制約のない最適評価を導くことを具体的検証例とともに明らかとした。

また、精度保証付き数値計算による無限次元逆作用素の最適評価の基盤技術を、非線形関数方程式の線形化作用素に適用することにより、無限次元Newton法に基づく非線形方程式の解に対する精度保証付き数値計算への応用に着手した。具体的には,これまでの手法では解の存在検証と誤差評価が必ずしも十分に達成されていない高Reynolds数の流体方程式、特異摂動問題、3次元熱対流問題、自然境界条件を持つ反応拡散方程式系の各定常問題に対する計算機援用証明に取り組み、個々の方程式に対し,精度保証付き数値計算をアルゴリズムレベルおよびプログラムレベルにおいて効率化する過程で得られた知見を従来の研究成果にフィードバックすることにより、線形作用素に対する逆作用素評価理論を堅牢化・精錬化を行った。

さらに、無限次元固有値問題に対する固有値・固有関数の包み込みおよび固有値除外手法への拡張を検討した。具体的には、Hilbert空間における固有値問題の存在・非存在証明が、自己共役問題だけでなく、固有値が一般に複素数となる非自己共役問題にも適用可能であることを、移流拡散方程式、周期境界条件を持つ反応拡散方程式などの非自己共役作用素に対する精度保証付き数値計算により立証する研究を行った。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Some Considerations of the Invertibility Verifications for Linear Elliptic Operators2015

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro T. Nakao, Yoshitaka Watanabe, Takehiko Kinoshita, Takuma Kimura, and Nobito Yamamoto
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 32 ページ: 19-32

    • DOI

      10.1137/120894683

    • 査読あり / 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 ページ: 975-992

    • DOI

      10.1007/s13160-014-0160-6

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 楕円型線形逆作用素評価の収束性について2015

    • 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2015年度年会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 楕円型線形逆作用素評価の収束性について2015

    • 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2015年研究部会連合発表会
    • 発表場所
      明治大学中野キャンパス
    • 年月日
      2015-03-06 – 2015-03-07
  • [学会発表] Orr-Sommerfeld方程式の臨界Reynolds数に対する精度保証付き数値計算(上2014

    • 著者名/発表者名
      渡部 善隆
    • 学会等名
      応用数学合同研究集会
    • 発表場所
      龍谷大学
    • 年月日
      2014-12-18 – 2014-12-20
  • [学会発表] A numerical verification method for the Orr-Sommerfeld problem2014

    • 著者名/発表者名
      渡部 善隆
    • 学会等名
      研究集会: 流体方程式の構造と特異性に迫る数値解析・数値計算
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-12-08 – 2014-12-09
  • [学会発表] 精度保証付き数値計算による楕円型作用素の逆作用素ノルム評価2014

    • 著者名/発表者名
      渡部 善隆
    • 学会等名
      RIMS研究集会・新時代の科学技術を牽引する数値解析学, 京都大学数理解析研究所
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-10
  • [学会発表] Some remarks on the rigorous estimation of inverse linear elliptic operators2014

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Kinoshita, Yoshitaka Watanabe, and Mitsuhiro T. Nakao
    • 学会等名
      16th GAMM-IMACS International Symposium on Scientific Computing, Computer Arithmetic, and Validated Numerics (SCAN 2014)
    • 発表場所
      University of Wuerzburg, Germany
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-26
  • [学会発表] 2階楕円型作用素における構成的Laplacianノルム評価2014

    • 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2014年度年会
    • 発表場所
      政策研究大学院大学
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-05
  • [備考] Watanabe, Yoshitaka's Home Page

    • URL

      http://yebisu.cc.kyushu-u.ac.jp/~watanabe/

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公開日: 2016-06-01  

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