The computation of global radial basis function (RBF) approximations requires the solution of a linear system which, depending on the choice of RBF parameters, may be ill-conditioned. We study the stability and accuracy of approximation methods using the Gaussian RBF in all scaling regimes of the associated shape parameter. The approximation is based on discrete least squares with function samples on a bounded domain, using RBF centers both inside and outside the domain. This results in a rectangular linear system. We show for one-dimensional approximations that linear scaling of the shape parameter with the degrees of freedom is optimal, resulting in constant overlap between neighbouring RBF's regardless of their number, and we propose an explicit suitable choice of the proportionality constant. We show numerically that highly accurate approximations to smooth functions can also be obtained on bounded domains in several dimensions, using a linear scaling with the degrees of freedom per dimension. We extend the least squares approach to a collocation-based method for the solution of elliptic boundary value problems and illustrate that the combination of centers outside the domain, oversampling and optimal scaling can result in accuracy close to machine precision in spite of having to solve very ill-conditioned linear systems.


翻译:全球辐射基函数近似值的计算需要一个线性系统的解决方案,而线性系统取决于RBF参数的选择,可能是条件不成熟的。我们研究了在相关形状参数的所有缩放系统中使用高山RBF的近似方法的稳定性和准确性。近似值基于离散的最低方形,在封闭域内外使用RBF中心的功能样本。这导致一个矩形线性线性系统。我们为一维近似值显示,形状参数与自由度的线性缩放是最佳的,导致相邻RBF的相邻区域之间不断重叠,无论数量多寡,我们提议一个明确的相称性常数选择。我们从数字上表明,与平滑的功能的高度精确近似于若干维度,同时使用每个维度的自由度的线性缩放尺度。我们将最小方形法推广到一个基于合用的方法来解决椭圆边界值问题,并表明,在域外的中心的组合、过宽度和最佳缩放能够导致精确度接近机器的精确度,尽管已经解决了极直线性系统。

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