Higher-order time integration methods that unconditionally preserve the positivity and linear invariants of the underlying differential equation system cannot belong to the class of general linear methods. This poses a major challenge for the stability analysis of such methods since the new iterate depends nonlinearly on the current iterate. Moreover, for linear systems, the existence of linear invariants is always associated with zero eigenvalues, so that steady states of the continuous problem become non-hyperbolic fixed points of the numerical time integration scheme. Altogether, the stability analysis of such methods requires the investigation of non-hyperbolic fixed points for general nonlinear iterations. Based on the center manifold theory for maps we present a theorem for the analysis of the stability of non-hyperbolic fixed points of time integration schemes applied to problems whose steady states form a subspace. This theorem provides sufficient conditions for both the stability of the method and the local convergence of the iterates to the steady state of the underlying initial value problem. This theorem is then used to prove the unconditional stability of the MPRK22($\alpha$)-family of modified Patankar-Runge-Kutta schemes when applied to arbitrary positive and conservative linear systems of differential equations. The theoretical results are confirmed by numerical experiments.


翻译:无条件维护基本差分方程系统的正数和线性变异性的较高顺序时间整合方法不能属于一般线性方法的类别,这对这种方法的稳定分析构成重大挑战,因为新的迭代不依赖目前的迭代。此外,对于线性系统而言,线性变异物的存在总是与零源值相联系,因此,持续问题的稳定性状态成为数字整合计划的非超常固定点。总体而言,对此类方法的稳定性分析要求调查一般非线性迭代的非超级固定点。根据对地图的中央多重理论,我们提出了一个用于分析对稳定状态形成子空间的问题适用的非顺位固定时间组合计划稳定性的理论。这种理论为方法的稳定性和连续问题的当地趋同与基本初始值问题的稳定状态提供了充分条件。随后,这种理论被用来证明MPRK22($\alpha)固定点固定点固定点固定点固定点的无条件稳定性固定点。当对正式卡-直方程式的理论实验结果被应用时,对正式卡-直方程式的理论-直方形实验结果被应用到正式卡-直方形的理论-卡式的理论-卡方形系统被证实。

0
下载
关闭预览

相关内容

Integration:Integration, the VLSI Journal。 Explanation:集成,VLSI杂志。 Publisher:Elsevier。 SIT:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/integration/
【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
83+阅读 · 2021年12月9日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
163+阅读 · 2020年3月18日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
24+阅读 · 2019年5月22日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Warped Dynamic Linear Models for Time Series of Counts
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
24+阅读 · 2019年5月22日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员