We show that isogeometric Galerkin discretizations of eigenvalue problems related to the Laplace operator subject to any standard type of homogeneous boundary conditions have no outliers in certain optimal spline subspaces. Roughly speaking, these optimal subspaces are obtained from the full spline space defined on certain uniform knot sequences by imposing specific additional boundary conditions. The spline subspaces of interest have been introduced in the literature some years ago when proving their optimality with respect to Kolmogorov $n$-widths in $L^2$-norm for some function classes. The eigenfunctions of the Laplacian -- with any standard type of homogeneous boundary conditions -- belong to such classes. Here we complete the analysis of the approximation properties of these optimal spline subspaces. In particular, we provide explicit $L^2$ and $H^1$ error estimates with full approximation order for Ritz projectors in the univariate and in the multivariate tensor-product setting. Besides their intrinsic interest, these estimates imply that, for a fixed number of degrees of freedom, all the eigenfunctions and the corresponding eigenvalues are well approximated, without loss of accuracy in the whole spectrum when compared to the full spline space. Moreover, there are no spurious values in the approximated spectrum. In other words, the considered subspaces provide accurate outlier-free discretizations in the univariate and in the multivariate tensor-product case. This main contribution is complemented by an explicit construction of B-spline-like bases for the considered spline subspaces. The role of such spaces as accurate discretization spaces for addressing general problems with non-homogeneous boundary behavior is discussed as well.


翻译:我们显示,与受任何标准类型同质边界条件约束的Laplace操作员有关的离值问题等离异的Galerkin 。 粗略地说, 这些最佳的亚空间是从某些统一结结结序列中定义的全样空间中获取的。 几年前, 当证明它们与Kolmogorov $n-width 的离子空间( 单位为$L2美元- 向量) 的最佳性能时, 在文献中引入了该样子空间。 Laplacian 的离异性功能( 任何标准类型的同质边界条件) 属于此类类别。 在这里, 我们通过施加特定的额外边界条件, 获取了某些统一结结结结结结的整点空间空间空间空间空间空间空间空间的近点特性。 在普通和多变色体中, 这些近似的直流体空间空间空间的精确度( ) 的精确度( ) 的精确度( 直径直径), 直径( 直径) 直径) 直径( 直径) 直径) 直径( 直径) 直径) 和直径( 直径) 直径) 直径( 直径) (直) 直), 是直) 直) (直) (直) (直方) (次位) (直) (直) (直值) (直径) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直径) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (直) (

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