It is well known that second order linear ordinary differential equations with slowly varying coefficients admit slowly varying phase functions. This observation is the basis of the Liouville-Green method and many other techniques for the asymptotic approximation of the solutions of such equations. More recently, it was exploited by the author to develop a highly efficient solver for second order linear ordinary differential equations whose solutions are oscillatory. In many cases of interest, that algorithm achieves near optimal accuracy in time independent of the frequency of oscillation of the solutions. Here we show that, after minor modifications, it also allows for the efficient solution of second order differential equation equations which have turning points. That is, it is effective in the case of equations whose solutions are oscillatory in some regions and behave like linear combinations of increasing and decreasing exponentials in others. We present the results of numerical experiments demonstrating the properties of our method, including some which show that it can used to evaluate many classical special functions in time independent of the parameters on which they depend.


翻译:众所周知,具有缓慢差异系数的二阶线性普通差异方程式承认缓慢变化的阶段功能。这一观察是Liouville-Green法和此类方程式解决方案无症状近似许多其他技术的基础。最近,作者利用它为二阶线性普通差异方程式开发一个高效的解决方案,其解决方案是杂乱的。在许多令人感兴趣的案例中,算法在时间上达到接近最佳的准确性,而不受解决方案振荡频率的影响。在这里,我们表明,在稍作修改后,它也允许有效解决具有转折点的二阶差异方程式。这就是,在有些区域解决方案是悬浮的方程式的情况下,这种方程式是有效的,在另一些区域则表现为增减指数的线性组合。我们介绍了数字实验的结果,显示了我们方法的特性,包括一些实验表明,它可以用来在不依赖参数的时间内评估许多经典特殊功能。

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