In this paper, we develop a fast and accurate pseudospectral method to approximate numerically the fractional Laplacian $(-\Delta)^{\alpha/2}$ of a function on $\mathbb{R}$ for $\alpha=1$; this case, commonly referred to as the half Laplacian, is equivalent to the Hilbert transform of the derivative of the function. The main ideas are as follows. Given a twice continuously differentiable bounded function $u\in \mathit{C}_b^2(\mathbb{R})$, we apply the change of variable $x=L\cot(s)$, with $L>0$ and $s\in[0,\pi]$, which maps $\mathbb{R}$ into $[0,\pi]$, and denote $(-\Delta)_s^{1/2}u(x(s)) \equiv (-\Delta)^{1/2}u(x)$. Therefore, by performing a Fourier series expansion of $u(x(s))$, the problem is reduced to computing $(-\Delta)_s^{1/2}e^{iks} \equiv (-\Delta)^{1/2}(x + i)^k/(1+x^2)^{k/2}$. On a previous work, we considered the case with $k$ even and $\alpha\in(0,2)$, so we focus now on the case with $k$ odd. More precisely, we express $(-\Delta)_s^{1/2}e^{iks}$ for $k$ odd in terms of the Gaussian hypergeometric function ${}_2F_1$, and also as a well-conditioned finite sum. Then, we use a fast convolution result, that enable us to compute very efficiently $\sum_{l = 0}^Ma_l(-\Delta)_s^{1/2}e^{i(2l+1)s}$, for extremely large values of $M$. This enables us to approximate $(-\Delta)_s^{1/2}u(x(s))$ in a fast and accurate way, especially when $u(x(s))$ is not periodic of period $\pi$.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FAST:Conference on File and Storage Technologies。 Explanation:文件和存储技术会议。 Publisher:USENIX。 SIT:http://dblp.uni-trier.de/db/conf/fast/
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28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
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31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 · 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
1+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 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月28日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月27日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31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 · 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
1+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 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员