In this paper, we are concerned with optimally accurate integrators for highly oscillatory second-order differential equations $\ddot{q}(t)+\frac{1}{\varepsilon^2}A q(t) =\frac{1}{\varepsilon^m}F(q(t))$ with large initial data, a scaling parameter $0<\varepsilon\ll 1$ and $m=0,1$. The highly oscillatory property of this model problem corresponds to the parameter $\varepsilon$. We propose and analyze a novel class of highly accurate integrators which is based on some formulation approaches to the problem, Fourier pseudo-spectral method and exponential integrators. Two practical integrators up to order four are constructed by using the proposed symmetric property and stiff order conditions of implicit exponential integrators. The convergence of the obtained integrators is rigorously studied, and it is shown that the accuracy is improved to be $\mathcal{O}(\varepsilon^{r-rm} h^r)$ in the absolute position error for the time stepsize $h$ and the order $r$ of the integrator. The near energy conservation over long times is established for the multi-stage integrators by using modulated Fourier expansions. These theoretical results are achievable even if large stepsizes are utilized in the schemes. Numerical results on the Duffing equation and a nonlinear relativistic Klein--Gordon equation show that the proposed integrators used with large stepsizes have optimal uniformly high accuracy, excellent long time energy conservation and competitive efficiency.


翻译:在本文中,我们关注高悬浮第二阶差异方程式最准确的整合器 $\ ddot{q}(t)\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\D\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\可以\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

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/
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
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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 · 2013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
0+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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 · 2013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
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员