多维第二类Fredholm积分方程高精度数值算法研究

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积分方程广泛应用在信号传送、生物数学、断裂力学、原子物理、神经网络、交通运输等众多工程科学的数学模型中,所以对积分方程的研究是非常有意义的,特别是第二类Fredholm积分方程。现阶段的研究都还主要集中在一维和二维,然而三维问题,是一个热点问题,也是一个难点问题,现在研究文献还比较欠缺。本文针对二维和三维的第二类Fredholm积分方程分别提出了基于Chebyshev多项式逼近理论的配置法和求积法的快速数值算法。  对二维第二类Fredholm积分方程,结合Chebyshev多项式的性质,利用配置法提出了针对二维第二类Fredholm积分方程的一种快速有效的高精度算法,即用Chebyshev多项式来近似未知函数和核函数,再选取Gauss-Chebyshev-Lobatto结节点作为配置点,生成离散代数方程组,最后用Newton迭代法求解方程组得到原方程的数值近似解。  对三维第二类Fredholm积分方程,本文先用常见的数值积分公式Gauss公式来离散方程,并在Chebyshev-Gauss网格中用多项式来近似核函数,最终转化成矩阵向量的计算,最后用 Jacobi迭代法求解线性方程组,最终得到方程的近似数值解。其实,上述方法还有很多可以改进的地方,如最后采用余弦向量迭代法求解方程组,采用分裂外推对网格加密,提高近似解的精度等。  对于这两种方法,本文都给出了相关的误差和收敛性分析。最后,数值算例验证理论分析。
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