In this paper we introduce a new approach to compute rigorously solutions of Cauchy problems for a class of semi-linear parabolic partial differential equations. Expanding solutions with Chebyshev series in time and Fourier series in space, we introduce a zero finding problem $F(a)=0$ on a Banach algebra $X$ of Fourier-Chebyshev sequences, whose solution solves the Cauchy problem. The challenge lies in the fact that the linear part $\mathcal{L} = DF(0)$ has an infinite block diagonal structure with blocks becoming less and less diagonal dominant at infinity. We introduce analytic estimates to show that $\mathcal{L}$ is an invertible linear operator on $X$, and we obtain explicit, rigorous and computable bounds for the operator norm $\| \mathcal{L}^{-1}\|_{B(X)}$. These bounds are then used to verify the hypotheses of a Newton-Kantorovich type argument which shows that the (Newton-like) operator $\mathcal{T}(a)=a - \mathcal{L}^{-1} F(a)$ is a contraction on a small ball centered at a numerical approximation of the Cauchy problem. The contraction mapping theorem yields a fixed point which corresponds to a classical (strong) solution of the Cauchy problem. The approach is simple to implement, numerically stable and is applicable to a class of PDE models, which include for instance Fisher's equation and the Swift-Hohenberg equation. We apply our approach to each of these models.


翻译:在本文中, 我们引入了一种新的方法, 以精确的方式对某类半线线性抛分偏偏偏部分方方方方方程式的棘手问题进行严格的计算。 扩大Chebyshev系列和Fleier空间中Chebyer系列的解决方案, 我们引入了一个零的发现问题 $F(a)=0美元, 以Banach Algebra $X$X$x美元为福列- Chebyshev 序列, 其解决方案解决了卡奥问题。 挑战在于, 线性部分 $\ mathcal{L} =DF( 0) = DF( 0) 的可适用一个无限块块块结构, 区块越少, 区块越小, 区块越少越少越多。 我们引入了分析性估计, 显示$\mathcalcal{L} 美元是一个无法可忽略的线性操作者, 我们为操作者准则 $ ⁇ \ \ \ \ \ \ \ {L \ 1\ \ \\ \ (X) Pr) 问题获得明确、 和 可解 问题 问题的框 。 这些解 的方法用来核查一个( We- k- a 和 (x ) 的方法 用来核查一个( ) 和 (W ) 用来校 的 的 的解 的解 ) a 和 的解到一个( ) 的( ) ) 的( ) ) 的( ) 的( ) 的( ) ) 的( ) 的( ) ) 的( ) 的( ) ) 的( ) ) ) ) 的( ) ) ) ) 的( ) ) 的( ) ) ) 的( 的( 的( ) ) ) ) 和( 和 的( 的( ) ) 的( ) ) 的( ) ) 的( ) ) 的( ) ) ) ) 的( ) 的( ) ) 的( ) 的( )

0
下载
关闭预览

相关内容

Integration:Integration, the VLSI Journal。 Explanation:集成,VLSI杂志。 Publisher:Elsevier。 SIT:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/integration/
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
82+阅读 · 2020年12月5日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
商业数据分析,39页ppt
专知会员服务
157+阅读 · 2020年6月2日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
详解PyTorch中的ModuleList和Sequential
极市平台
0+阅读 · 2022年1月28日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月19日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月19日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月15日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
详解PyTorch中的ModuleList和Sequential
极市平台
0+阅读 · 2022年1月28日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员