分数阶偏微分方程几类反问题的正则化方法

来源 :兰州大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:zgkjzh1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在本文中,我们主要考虑了分数阶偏微分方程中的儿类反问题,例如时间分数阶逆对流扩散问题(TFIADP),时间分数阶对流扩散Cauchy问题(TFADCP),时间分数阶扩散Cauchy问题(TFDCP),时间分数阶逆扩散问题(TFIDP)以及空间分数阶逆时扩散问题(SFBDP)随后,还考虑了多层区域上抛物型系统在线性和非线性接触条件下的边界识别问题(BIP),以及一般抛物方程中同时反演源项和初值的问题.分数阶偏微分方程近些年来大量地应用于物理,化学,生物,金融,信号处理,系统识别以及控制理论等等方面.关于分数阶偏微分方程正问题,无论是在基础理论,还是在数值计算,都已有许多的研究.然而对于相关反问题的研究却是很少见.本文提出了一种新的卷积型正则化方法,并将其应用于时间分数阶逆对流扩散问题(TFIADP),时间分数阶扩散Cauchy问题(TFDCP),时间分数阶逆扩散问题(TFIDP)和空间分数阶逆时扩散问题(SFBDP),而且得到了方法的收敛性估计.另外,本文还利用谱正则化方法研究了时间分数阶逆对流扩散问题(TFIADP),时间分数阶对流扩散Cauchy问题(TFADCP)及空间分数阶逆时扩散问题(SFBDP),并给出了收敛性估计.最后,本文针对这两种正则化方法进行了相应的数值试验,且很好地说明了方法的有效性.边界识别问题(BIP)是偏微分方程反问题研究领域中一类非常重要的问题,它具有极其广泛的应用背景.由于这类反问题兼具不适定性和非线性,因此它也是极具挑战性的一类反问题.本文针对多层区域上抛物型系统在线性和非线性接触条件下的边界识别问题给出了相应的条件稳定性和唯一性.在给定一些测量数据的前提下,同时反演两个,甚至于多个目标的问题近来是反问题领域的一个热点.这类问题由于需要反演多个目标,固然比通常反演单个目标的反问题要困难一些.本文研究了一般抛物方程中同时反演源项和初值的问题,给出了相应的条件稳定性,并用变分方法进行处理,得到了极小化泛函极小子的存在唯一性,稳定性及收敛性估计.
其他文献
在过去的十年时间里,关于复杂网络上动力系统同步的研究得到了来自生物、物理、数学以及工程技术等领域的专家学者们的广泛关注.在实际生活中,网络间外部同步的研究(作为网络内部同步研究的一种推广形式)有着重要的现实意义和潜在的应用价值.例如,为了更好地了解某些传染病(如Mad Cows、AIDS和SARS等)在动物和人群之间的传播动力学行为,需要将动物和人群分别用不同性质的两个网络来区分;在生物系统中,研
可逆元和幂等元是环的两类重要的元素,它们对环的结构起着非常重要的作用.如果环R的任意元素可以写成一个幂等元和一个可逆元的乘积,那么称R是单位正则环.如果环R的任意元素可以写成一个幂等元和一个可逆元的和,那么称R是clean环.本文以clean环为主线,主要研究了clean环和具有稳定秩条件的环的结构及其扩张,得到了一些新的有意义的结果.全文分为六章.第一章介绍了课题的研究背景和研究进展,概括了本论
由于初值和对次网格尺度物理过程描述不可能完全准确,作为初值问题的数值模式不可避免地存在误差。而过去观测资料作为真实大气的特解蕴含了模式的误差信息,且将数值模式看作反问题利用过去资料可反解出模式误差,进而将求出的误差加入到模式当中来改进模式预报。利用过去资料以反问题的方式改进模式预报需要解决两个问题:(1)如何获得过去时刻的模式误差,(2)如何外推获得未来时刻的模式误差。针对这两个问题,本文进行了以
本篇博士学位论文的主要目的是研究一类具有Lyapunov泛函和对称性的无穷维动力系统的全局吸引子的拓扑几何性质以及多重平衡点的存在性问题.(一)对一个具有Lyapunov泛函的奇连续半群,全局吸引子(?)会自然具有对称结构,借助于“0是方程对应的Lyapunov泛函的局部极小”这一假设,我们证明了如下的结果:定理A1设{S(t)}t≥0是x上的一个连续半群,并且满足下列条件:1.对每一固定的t≥0
接触网鸟害已成为危及铁路供电设备安全的重要隐患,其发生概率大、根治难度高,给接触网运行部门带来较大困扰。分析常见的接触网鸟害原因,结合鸟害现状总结接触网运行部门采用的传统防治措施,介绍一种新的复合型驱鸟装置。
众所周知,自然界的诸多现象都可以用反应扩散方程来描述,因而已成为现代数学最重要的研究领域之一.在反应扩散方程的研究中,行波解是其中一个重要分支.最近,一些学者发现许多反应扩散方程的波方程具有梯度结构,由此他们用基于梯度结构的变分思想研究反应扩散方程的行波解,从而打破了原有基于最大值原理研究反应扩散方程行波解的框架.值得注意的是,利用变分方法可对被研究对象进行更精细的刻画,并且易于推广到最大值原理不
格动力系统通常指离散空间上常微分方程的无穷维系统或者是差分方程的无穷维系统(如在D维空间中,由全体整数组成的格zD).一方面格动力系统来自于实际背景中,如在生物学、电路理论、材料学、图像处理及化学反应的很多实际问题的数学模型都可归纳为格动力系统.另一方面,它来自于偏微分方程的空间离散化.因此,对格动力系统的研究具有重要的理论和实际意义.本论文研究了格动力系统的行波解和整体解,其中整体解是指对所有的
随着人们认识到传染病成为控制和调节人类和动物种群大小的一个重要因素以来,疾病对生态系统的影响也随之逐渐成为传染病研究的一个重要论题.关于生态流行病系统的动力学研究,大多数的学者主要致力于仅食饵种群被感染某种疾病的模型.生态流行病的主要目的就是消除系统中疾病的传播.我们考虑捕食者不仅捕食已感染食饵也捕食易感食饵,且具有带食饵庇护所效应的HollingⅠ型,HollingⅡ型,HollingⅢ型Hol
高速旋转圆板(梁)结构作为众多旋转机械部分的基本核心部件有着广泛应用,结构在高速旋转状态下的振动和稳定性研究受到广泛关注。本博士论文主要研究了高速旋转圆板(梁)的材料特性、结构特征等对于其动力稳定性和空气弹性稳定性等的影响,给出了一些定量结果用以评估系统稳定性,给予振动系统的优化设计以一定的指导作用。首先,基于一阶剪切变形理论并结合哈密顿原理,建立了旋转层合圆板的横向振动方程。应用伽辽金数值算法对
本学位论文,主要研究了引力场和物质场在不同厚膜模型上的局域化以及质量谱,并且分析了两种不同类型的引力场局域化势函数所导致的四维牛顿引力势函数的修正。首先我们简单回顾了额外维理论中三个重要的模型:Kaluza-Klein理论,ADD模型,以及Randall-Sundrum模型。接着,我们介绍了一般厚膜的构造原理,并与薄膜进行了比较。接着我们具体研究了引力场以及物质场在Anti-de Sitter厚膜