This paper analyzes the stability of the class of Time-Accurate and Highly-Stable Explicit Runge-Kutta (TASE-RK) methods, introduced in 2021 by Bassenne et al. (J. Comput. Phys.) for the numerical solution of stiff Initial Value Problems (IVPs). Such numerical methods are easy to implement and require the solution of a limited number of linear systems per step, whose coefficient matrices involve the exact Jacobian $J$ of the problem. To significantly reduce the computational cost of TASE-RK methods without altering their consistency properties, it is possible to replace $J$ with a matrix $A$ (not necessarily tied to $J$) in their formulation, for instance fixed for a certain number of consecutive steps or even constant. However, the stability properties of TASE-RK methods strongly depend on this choice, and so far have been studied assuming $A=J$. In this manuscript, we theoretically investigate the conditional and unconditional stability of TASE-RK methods by considering arbitrary $A$. To this end, we first split the Jacobian as $J=A+B$. Then, through the use of stability diagrams and their connections with the field of values, we analyze both the case in which $A$ and $B$ are simultaneously diagonalizable and not. Numerical experiments, conducted on Partial Differential Equations (PDEs) arising from applications, show the correctness and utility of the theoretical results derived in the paper, as well as the good stability and efficiency of TASE-RK methods when $A$ is suitably chosen.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员