It is often the case that, while the numerical solution of the non-linear dispersive equation $\mathrm{i}\partial_t u(t)=\mathcal{H}(u(t),t)u(t)$ represents a formidable challenge, it is fairly easy and cheap to solve closely related linear equations of the form $\mathrm{i}\partial_t u(t)=\mathcal{H}_1(t)u(t)+\widetilde{\mathcal H}_2(t)u(t)$, where $\mathcal{H}_1(t)+\mathcal{H}_2(v,t)=\mathcal{H}(v,t)$. In that case we advocate an iterative linearisation procedure that involves fixed-point iteration of the latter equation to solve the former. A typical case is when the original problem is a nonlinear Schr\"odinger or Gross--Pitaevskii equation, while the `easy' equation is linear Schr\"odinger with time-dependent potential. We analyse in detail the iterative scheme and its practical implementation, prove that each iteration increases the order, derive upper bounds on the speed of convergence and discuss in the case of nonlinear Schr\"odinger equation with cubic potential the preservation of structural features of the underlying equation: the $\mathrm{L}_2$ norm, momentum and Hamiltonian energy. A key ingredient in our approach is the use of the Magnus expansion in conjunction with Hermite quadratures, which allows effective solutions of the linearised but non-autonomous equations in an iterative fashion. The resulting Magnus--Hermite methods can be combined with a wide range of numerical approximations to the matrix exponential. The paper concludes with a number of numerical experiments, demonstrating the power of the proposed approach.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】线性代数概论:计算、应用和理论,435页pdf
专知会员服务
58+阅读 · 2023年1月30日
【2022新书】数据科学的实用线性代数,328页pdf
专知会员服务
135+阅读 · 2022年9月17日
NeurIPS 2021 | 寻找用于变分布泛化的隐式因果因子
专知会员服务
15+阅读 · 2021年12月7日
专知会员服务
21+阅读 · 2021年7月31日
专知会员服务
49+阅读 · 2021年6月2日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
145+阅读 · 2020年7月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
条件概率和贝叶斯公式 - 图解概率 03
遇见数学
10+阅读 · 2018年6月5日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12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
1+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
1+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 2014年12月31日
Arxiv
68+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
14+阅读 · 2020年6月10日
VIP会员
相关VIP内容
【干货书】线性代数概论:计算、应用和理论,435页pdf
专知会员服务
58+阅读 · 2023年1月30日
【2022新书】数据科学的实用线性代数,328页pdf
专知会员服务
135+阅读 · 2022年9月17日
NeurIPS 2021 | 寻找用于变分布泛化的隐式因果因子
专知会员服务
15+阅读 · 2021年12月7日
专知会员服务
21+阅读 · 2021年7月31日
专知会员服务
49+阅读 · 2021年6月2日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
145+阅读 · 2020年7月6日
相关资讯
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
条件概率和贝叶斯公式 - 图解概率 03
遇见数学
10+阅读 · 2018年6月5日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
相关基金
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
1+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
1+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员