This paper presents a systematic theoretical framework to derive the energy identities of general implicit and explicit Runge--Kutta (RK) methods for linear seminegative systems. It generalizes the stability analysis of explicit RK methods in [Z. Sun and C.-W. Shu, SIAM J. Numer. Anal., 57 (2019), pp. 1158-1182]. The established energy identities provide a precise characterization on whether and how the energy dissipates in the RK discretization, thereby leading to weak and strong stability criteria of RK methods. Furthermore, we discover a unified energy identity for all the diagonal Pade approximations, based on an analytical Cholesky type decomposition of a class of symmetric matrices. The structure of the matrices is very complicated, rendering the discovery of the unified energy identity and the proof of the decomposition highly challenging. Our proofs involve the construction of technical combinatorial identities and novel techniques from the theory of hypergeometric series. Our framework is motivated by a discrete analogue of integration by parts technique and a series expansion of the continuous energy law. In some special cases, our analyses establish a close connection between the continuous and discrete energy laws, enhancing our understanding of their intrinsic mechanisms. Several specific examples of implicit methods are given to illustrate the discrete energy laws. A few numerical examples further confirm the theoretical properties.


翻译:本文提出了一个系统性的理论框架,用以得出普通隐含和明确的龙格-库塔(RK)线性半阴性系统(RK)的能源特性,它概括了[Z.Sun和C.-W.Shu,SIAM J.Numer.Anal. 57 (2019年),第1158-1182页)对[Z.SIM J.Numer. Anaal. 57 (2019年),57 中明确的RK方法的稳定性分析。既定的能源特性提供了一种精确的描述,说明RK离散的能源是否以及如何消散,从而导致KK方法的弱和强的稳定性标准。此外,我们发现所有对二甲板近似的能源特性是统一的,基于分析的Choolesky类型,对某类类对正度矩阵的分解。矩阵结构非常复杂,使得发现统一的能源特性和分解的证明非常具有挑战性。我们的证据涉及从超地球测量系列理论中构建技术组合特性和新技术。我们的框架,其动机是分解的模拟,通过部分技术与不断扩展的能源法和连续的分解能源法的理论法的扩展。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
商业数据分析,39页ppt
专知会员服务
160+阅读 · 2020年6月2日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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 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 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24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
0+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2013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
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+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
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
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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 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 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24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
0+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2013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
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员