情報科学 › 偏微分方程式の離散化 › 差分法の整合性・安定性・収束

修正方程式:数値粘性と分散

命題 8.2(「差分法の整合性・安定性・収束」§8) ・ ✓公理まで証明済み

a>0a > 0、ν=aΔt/h\nu = a\Delta t/h とする。

  1. κ=ah2(1−ν)\kappa = \frac{ah}{2}(1 - \nu) とし、ww は wt+awx=κwxxw_t + aw_x = \kappa w_{xx} を満たす滑らかな関数で、以下に現れる導関数が有界であるとする。風上差分に ww を代入した残差 τw=w(x,t+Δt)−wΔt+aD−w\tau_w = \frac{w(x,t+\Delta t) - w}{\Delta t} + aD_-w は
∣τw∣≤(aκΔt+ah26)sup⁡∣wxxx∣+κ2Δt2sup⁡∣wxxxx∣+Δt26sup⁡∣wttt∣|\tau_w| \le \Bigl(a\kappa\Delta t + \frac{ah^2}{6}\Bigr)\sup|w_{xxx}| + \frac{\kappa^2\Delta t}{2}\sup|w_{xxxx}| + \frac{\Delta t^2}{6}\sup|w_{ttt}|

を満たす。Δt/h\Delta t/h を固定すれば右辺は O(h2)O(h^2) である。 2. u0∈C5u_0 \in C^5 は 5 階までの導関数が有界とし、u=u0(x−at)u = u_0(x - at) とする。Lax–Wendroff の局所打ち切り誤差は

τ=ah26(1−ν2)uxxx+ρ,∣ρ∣≤a4Δt324U4+a2Δt h224U4+ah4120U5\tau = \frac{ah^2}{6}(1 - \nu^2)u_{xxx} + \rho,\qquad|\rho| \le \frac{a^4\Delta t^3}{24}U_4 + \frac{a^2\Delta t\,h^2}{24}U_4 + \frac{ah^4}{120}U_5

を満たす。

本文で読む(証明と前後の説明)→

閉包の状態

✓ 公理まで証明済み

証明が使う定理を 前提 としてたどると、Rikai の中の証明だけで定義・公理(物理では基本仮定)までつながっています(前提の定理類 91 件、定義なども含めて 106 件)。

印の意味: ✓公理まで証明済み ・ △証明あり(閉包未完)・ ※主張のみ。テーマごとの集計は 閉包の状況。

前提をたどる 証明が使う定理・定義(直接 2 件)

▸ を開くと、その項目の証明が使う前提が出ます。深い先は各項目のページでたどれます。

これを使っている定理

証明で明示的に参照している定理は、まだありません。

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