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原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本论文 的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名:懿日期: 砂多、亏,z ,蒯、叮,z , 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许 论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文全部或部 分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名:趟导师签名: 积分微分方程的区域分裂并行算法 王庆超 ( 山东大学数学与系统科学学院,济南,山东,2 5 0 l o o ) 中文摘要 区域分裂方法是并行求解大型偏微分方程的有效方法,因为这 种方法可以把大型计算问题分解成小型问题,从而简化了计笄,上 个世纪5 0 年代,在并行机出现之前,区域分裂方法已经在串行机上 得到了应用现在,随着并行计算机和并行算法的发展,自上世纪8 0 年代开始,区域分解算法开始蓬勃发展起来,现在高性能并行计算 机已经广泛地应用于能源部门如核工业和实验、石油工业,生物, 基因以及气象( 天气预报及模拟) 等等。 区域分裂方法通常用于以下两种情况:第一,可以通过区域分解 的方法把大型问题转化为小型问题,实现问题的并行求解,缩短求 解时间;第二,许多问题在不同的区域表现为不同的数学模型,那 么可以在不同的区域对数学模型采取不同的方法进行求解,从而自 然的引入区域分解方法,实现了并行计算。因为区域分解方法可以 把大型问题分解成小型问题,复杂边值问题分解为简单边值问题, 串行问题分解成并行问题,因此这种方法的研究十分活跃,具体方 法也多种多样。 区域分裂算法是把计算区域分解成若干子域,于是原问题的求 解转化为在域上求解,它的优越性表现在:第一,它把大问题化为 若干小问题缩小计算规模;第二,允许使用局部拟一致网格,无需 用整体拟一致网格,各子域可以用不同离散方法进行计算。这对于 形态极不规则问题如锅炉燃烧问题有很大的灵活性;第三,允许不 同子域选用不同的数学模型,以便整体模型适合于工程物理实际情 山东大学硕士学位论文 况。如油、气藏模拟、气体绕飞体流动等;第四,算法是高度并行 的,在各个子域内独立进行。 当用区域分裂方法来数值求解数学模型问题时,我们首先会根 据闻题的特性或问题求解区域的几何特点对区域进行划分,把整个 求解区域划分为若干个子区域,然后在每个子区域上分别求解独立 的子问题,实现并行计算。当求解抛物型偏微分方程时,一般情况 下我们需要知道方程的初边值条件,但由于区域时认为划分的,那 么对于子域而言,至少有一测度非零的边界条件是未知的,即相邻 子区域相交内边界上的边界条件是未知的,我们的工作就是给出子 区域的边界格式条件,或者虽然不能在求解子问题时明确给出子区 域的内边界条件,但是在箅法的求解过程中给出子区域相交内边界 条件。 显隐格式区域分裂方法就是以显式的格式给出相邻子区域间相 交内边界的边界条件的一种方法我们知道,如果采用显示方法来求 解问题,那么方法可以自然实现并行但是由于显格式式条件稳定 的,对于迭代步长有限制条件,增加了迭代步骤,从而使得计算机求 解时间增长,因此一般在求解抛物方程时,普遍会采用隐式方法, 隐式方法绝对稳定,对时间没有限制条件,但是在每一步计算时, 都要求解一个大型方程组,当剖分加细时,方程组随之变大,求解 这样一个方程组耗时较长,从而影响了计算时间。显隐格式区域分 裂方法综合了二者的优点,借助前一层数值解的信息,给出在这一 层的子问题的未知边界条件,把一个整体区域上的问题化为若干个 子区域上的子问题,在每个子区域上用隐式方法求解,从而实现了 并行。从计算角度而言,就是把一个整体的大型方程组分解成若干 个小型方程组实现了并行。由于给出子区域闻内边界条件的方法利 用了前层数值解的信息,具有显性性质,导致了算法需要一个稳定 性条件,但这个稳定性条件没有显式方法那么严格。 关于显隐格式区域分解方法,前人已经做了很多工作。d a w s o n ,q d u 2 山东大学硕士学位论文 和d u p o n t 在文献【3 1 中采用显隐格式区域分解有限元差分方法,由显 式向前差分格式给出子区域间内边界条件,得到了最优阶的z o o 模误 差估计基于这种方法,q d u 等人在文献【9 】采用一种高效显隐格式 区域分解方法,用多层显格式给出内边界条件,最终得到最优的l o 。 模误差估计。d a w s o n 和d u p o n t 在文献【1 】中采用了显隐格式区域分 裂方法,定义了一个函数,用这个函数给出了区域间内边界条件, 得到了l 2 模误差估计。在此基础上,d a w s o n 和d u p o n t 在文献 1 0 l 中 采用了基于中心显隐格式有限差分区域分裂方法,得到了l 。模误差 估计。 本文共分为两部分,第一章为预备知识,第二章研究积分微分方 程区域分裂方法,内边界上的函数值由上一层函数值得到,实现算 法的并行,误差估计上采用了新的方法,定义一个新的包含边晃信 息的算子,从而删去了原来误差估计中的h m ,得到了最优估计。 关键词:区域分裂,显隐格式,积分微分方程,有限元 3 山东大学硕士学位论文 d o m a i nd e c o m p o s i t i o np a r a l l e la l g o r i t h m s f o ri n t e g r o - d i f f e r e n t i a le q u a t i o n q i n g c h a ow a n g ( s c h o o lo fm a t h & s y s s c i ,s h a n d o n gu n i v , j i n a n ,s h a n d o n g2 5 0 1 0 0 ,p r c h i n a ) a b s t r a c t d o m a i nd e c o m p o s i t i o nm e t h o d sa r ee f f e c t i v ew a yt os o l v et h el a r g es c a l ep r o b - l e mi n t os m a l ls c a l ep r o b l e m s ,m a k i n gt h ec o m p u t a t i o nm o r ee a s i e r b e c a u s eo ft h i s ,s i n c e 5 0 so fl a s tc e n t u r y ,e v e nb e f o r et h ea d v e n to ft h ep a r a l l e lc o m p u t e r s ,d o m a i nd e c o m - p o s i t i o nm e t h o d sh a v eb e e na p p l i e do ns e q u e n t i a lc o m p u t e r s w i t ht h ed e v e l o p m e n t o fp a r a l l e la l g o r i t h m s ,s i n c et h ef i r s t8 0 s ,t h i sk i n do fm e t h o dh a sf l o u r i s h e d n o w ,s u p e r p a r a l l e lc o m p u t e r sh a v eb e e nu s e di ne n e r g yi n d u s t r yl i k en u c l e a ri n d u s t r ya n de x - p e r i m e n t ,o i li n d u s t r y ,b i o l o g yr e s e a r c h ,w e a t h e rf o r e c a s t ,e r e d o m a i nd e c o m p o s i t i o nm e t h o d sa r ea l w a y se m p l o y e di nt o wc o n t e x t ,f i r s t ,t h e d i v i s i o no fl a r g es c a l ep r o b l e m si n t os e v e r a ls u b p r o b l e m sb yt h em e a x l so fd o m a i n d e c o m p o s i t i o ni saw a yt oi n t r o d u c ep a r a l l e l i s mi n t ol a r g es c a l ep r o b l e m s ,a n dt h u s t h ec o m p u t i n gt i m ec a nb es h o r t e n s e c o n d ,m a n yp r o b l e m si n v o l v em o r et h a no n e m a t h e m a t i c a lm o d e l ,e a c hp o s e so nad i f f e r e n td o m a i ns ot h a td o m a i nd e c o m p o s i t i o n o c c u r sn a t u r a l l y , a n ds ot h ep a r a l l e l i s mi sa c h i e v e d 。b e c a u s ed o m a i nd e c o m p o s i t i o n m e t h o dc a nt u r nal a r g es c a l ep r o b l e mi n t os m a l l e ro n e s ,t u r nc o m p l i c a t e db o u n d a r y c o n d i t i o ni n t oe a s i e ro n e s ,t h e r ea r ev e r ym u c hr e s e a r c hw o r ko ni t d o m a i nd e c o m p o s i t i o nm e t h o d sd i v i d et h ed o m a i ni n t os e v e r a ls u b - d o m a i _ r r s 8 0 t h ep r o b l e mc a nb es o l v e do nt h es u b - d o m a i n s ,i t sa d v a n t a g ei s :f i r s t ,i tt a k e sl a r g e s c a l ep r o b l e mi n t os m a l ls c a l ep r o b l e m sa n ds a v e sc o m p u t a t i o n s s e c o n d ,i tc a nu s e q u a s i u n i f o r mg r i do ns u b - d o m a i n sn o to nt h ew h o l ed o m a i n ,a n di tc a nu s ed i f f e r - e n td i s c r e t ep r o c e d u r e st os o l v ep r o b l e mo ns ub - d o m a i n s ,w h i c hi sf l e x i b l et om a n y 5 山东大学硕士学位论文 a n o m a l o u sp r o b l e m sl i k eb o i l e rc o m b u s t i o n ,r o l ld e s i g n a t i o n t h i r d ,i tc a nt a k ed i f - f e r e n tm a t h e m a t i c a lm o d e l so nd i f f e r e n ts u b - d o m a i n st of i tt h ep r o b l e m s ,l i k eo i l ,g a s s i m u l a t i o n f o r t h ,t h ep r o c e d u r ei sp a r a l l e l ,c a nb ec o m p u t e di n d e p e n d e n t l yo ns u b - d o m a i n s w h e nw ea p p l yd o m a i nd e c o m p o s i t i o nm e t h o d st os o l v eam a t h e m a t i c a lm o d e l , w ef i r s t l yd i v i d et h ed o m a i ni n t os e v e r a ls u b - d o m a i na c c o r d i n gt ot h ef e a t u r e 撼o ft h e m o d e lo rt h eg e o m e t r yo ft h ed o m a i n t h e nw es o l v et h es u b p r o b l e m si n d e p e n d e n t l y o nt h e i ro w ns u b - d o m a i n sr e s p e c t i v e l y w h e nf i n d i n gt h es o l u t i o no fap a r t i a l d i f f e r e n t i a le q u a t i o n ,w em u s th a v ek n o w ni t sb o u n d a r yc o n d i t i o n h o w e v e r ,d o m a i n d e c o m p o s i t i o ni sa l la r t i f i c i a ld i v i s i o n t h e n ,f o ras u b - d o m a i n ,t h e r ei sa tl e a s ta p a r to fb o u n d a r yw i t hu n k n o w nb o u n d a r yc o n d i t i o n ,t h a ti st os a y , t h ei n n e r d o m a i n b o u n d a r yc o n d i t i o n sa r eu n k n o w n o u rt a s ki st og i v et h eb o u n d a r yc o n d i t i o n st o t h ei n t e r f a c e so ft h es u b - d o m a i n so rg i v et h eb o u n d a r yc o n d i t i o n st ot h ei n t e r f a c e s i nt h ep r o c e d u r et h o u g ht h eb o u n d a r yc o n d i t i o n sc a nn o tb eg i v e na p p a r e n t l y t h ee x p l i c i t i m p l i c i td o m a i nd e c o m p o s i t i o nm e t h o di sak i n do fm e t h o dt h a t w eg i v et h ei n n e r - d o m a i nb o u n d a r yc o n d i t i o n se x p l i c i t l y w ek n o w ,i fw eu s ea n e x p l i c i tm e t h o d ,t h ep r o c e d u r ec a l la c h i e v ep a r a l l e l i s mn a t u r a l l y , h o w e v e r ,t h e r ei s as t a b l ec o n s t r a i n tf o rt h ee x p l i c i tm e t h o da n dt h et i m es t e pi sc o n s t r a i n e dt o o s o , i fw ew a n tt om a r c ht i m eo n ,t h ee x p l i c i tm e t h o dw i l ln e e dm o r es t e p st h a ni m p l i c i t m e t h o d a n dt h u s ,i tw i l lc o s tm o r et i m et of i n dt h es o l u t i o n i m p l i c i tm e t h o di s u n c o n d i t i o n a l l ys t a b l ea n dt h e r ei sn oc o n s t r a i n tt ot i m es t e p w h i l ea te a c ht i m e l e v e l ,w em u s ts o l v eal a r g e ,d o b a ls y s t e mo fe q u a t i o n s ,、v v h e nt h em e s hi sr e f i n e d , t h ee q u a t i o ns y s t e m sb e c o m el a r g e ra tt h es a m et i m e s o l i n gt h i sk i n do fe q u a t i o n s y s t e ma l s oc o s tm u c ht i m e t h ee x p l i c i t i m p l i c i tm e t h o di n c l u d eb o t ho ft h ea d - v a n t a g e i tu s es i m p l e ,e x p l i c i tc a l c u l a t i o n so nt h eb o u n d a r i e sb e t w e e ns u b - d o m a i n s t op r e d i c tt h ei n n e rd o m a i nb o u n d a r yc o n d i t i o n t h e nt h ee q u a t i o no nt h ew h o l e d o m a i ni sd e c o m p o s e di n t os e v e r a le q u a t i o n so ns u b - d o m a i n s w h e nc o m p u t i n g , t h el a r g e ,g l o b a le q u a t i o ns y s t e mt u r n si n t os e v e r a ls m a l l e ro n e s s ot h ep a r a l l e l i s m 6 山东大学硕士学位论文 i sa c h i e v e d t h ee x p l i c i tn a t u r eo ft h ei n n e r - d o m a i nb o u n d a r yc o n d i t i o n si n d u c e sa t i m es t e pl i m i t a t i o nt h a t i sn e c e s s a r yt op r e s e r v es t a b i l i t y , b u tt h i sc o n s t r a i n ti sl e s s s e v e r et h a nt h a tw h i c hc o m e sw i t haf u l l ye x p l i c i tm e t h o d t h e r eh a sb e e nm u c hw o r ko nt h ee x p l i c i t i m p l i c i td o m a i nd e c o m p o s i t i o n m e t h o d s i nr e f 1 t l ,d a w s o na n dh i sc o - w o r k e re m p l o y e dd o m a i nd e c o m p o s i t i o nf i - n i t ed i f f e r e n c em e t h o d ,g i v et h ei n n e r - d o m a i nb o u n d a r yc o n d i t i o n se x p l i c i t l ya n dg e t a no p t i m a lf 。n o r m e de r r o re s t i m a t e s b a s e do nt h i sm e t h o d ,i nr e f 【2 】q d ua n d h i sc c - w o r k e r sp r o p o s e da ne f f i c i e n td o m a i nd e c o m p o s i t i o nf i n i t ed i f f e r e n c em e t h o d , g i v i n gt h ei n n e r - d o m a i nb o u n d a r yc o n d i t i o n sb yt h eh e l po fs o l u t i o n sf r o mt h el a s t af e wl e v e l s i nr e f 【3 】,d a w s o na n dd u p o n ta p p l i e daa ne x p l i c i t i m p l i c i td o m a i n d e c o m p o s i t i o nf i n i t em e t h o d ,d e f i n i n gaf u n c t i o nt op r e d i c ti n n e r - d o m a i nb o u n d a r y c o n d i t i o n s ,a n dd e r i v ea nl 2n o r m e de r r o re s t i m a t e s t h e n ,b a s e do nt h i sm e t h o d , i nr e f 【4 1 ,d a w s o na n dd u p o n tu s e de x p l i c i t i m p l i c i td o m a i nd e c o m p o s i t i o nb a s e d o nb l o c k - c e n t e r e df i n i t ed i f f e r e n c e sa n dg e ta n1 2n o r m e de r r o re s t i m a t e s t h i sp a p e ri n c l u d e st w op a r t s ,i nc h a p t e r1 ,w eg i v ep r e p a r a t i o nk n o w l e d g e ,i n c h a p t e r2 ,w ec o n s i d e rt h ed o m a i nd e c o m p o s i t i o nm e t h o df o ri n t e g r o - d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s t h ef u n c t i o nv a l u eo nt h ei n n e r - d o m a i nb o u n d a r yi s 西v e nf r o mt h ef o r m e r l e v e l ,a n di sp a r a l l e l ,w eu t i l en e wm e t h o df o re r r o re s t i m a t e s ,d e f i n eao p e r a t o r i n c l u d i n gt h ei n n e r - b o , m d a r yi n f o r m a t i o nt od e l e t et h eh 1 2 , a n dg e tt h eo p t i m a l e r r o re s t i m a t e s k e y w o r d s :d o m a i nd e c o m p o s i t i o n ,e x p l i c i t i m p l i c i t ,i n t e r o - d i f f e r e n t i a le q u a , t i o n ,f i n i 乞ee l e m e n t , 山东大学硕士学位论文 第一章预备知识 首先介绍一个折线函数,在后面用来构造函数逼近舞l r 时用到。 1 一z ,0 z 1 z + 1 ,一1 zs0 0 ,o t h e r w i s e , 易知,若p ( x ) 为一次多项式,则有 出) 似z ) 如= p ( 。) ( 1 1 ) ( 1 2 ) 我们考虑两个子区域的情形,不妨令q = ( o ,1 ) ( o ,1 ) ,q t = ( o ,) ( o ,1 ) ,f t 2 一( ,1 ) ( o ,1 ) ,内边界f = ) ( o ,1 ) 1 0 1 2 1 q = 1 l 对于h ( o ,) ,令 多( z ) = 2 ( ( z 一) h ) h , ( 1 3 ) 令护为己z ( q ) 的有限维子空间且成立对于坳v ,则秽b 吁,对 移v h ,定义秽在边界r 上的跳跃i v ,即 p 】( 主,秽) = 秽( 丢+ o ,秒) 一t ,( 互1 一o ,可) 9 山东大学硕士学位论文 定义双线性形式如f : 刚川= 娄上。删v p 蛐 引入文献 1 】中内边界法向导数的近似函数: b ( 矽) ( 丢,秒) = 一0 1 7 ( z ) 妒( z ,箩) 如 令( ,) e 为己z ( 壹) 内积, ( 咖) e = 上妒,摆 当= q 时,我们略去下标: ( 妒,p ) = ( 砂,p ) e 由文献【1 得如下引理 引理1 1 存在一个正常数q ,对0 hsh o 满足 岛l l l v l 2 d ( 妒,妒) 十( 妒,妒) + ( n j 5 f ( 砂) ,眇j ) r 1 ,砂v 矗 其中i | i 妒2 = d ( 砂,妒) + ( 妒,妒) + h 一1 i i 砂 i 1 2 引理1 2 存在一个常数研对砂v h 满足, ( n b ( 妒) ,b ( 砂) ) rs c i h 一3 i f 妒i i z z ) , 妒v t i s ( * ) l l l 。( r ) c i h 一1 l 陟l 。, 妒v h 。 i l 掣一即) ( | | l 2 ( q o , u 满足积分微分方程 f 象一v ( a v u + 菇b v u ( x ,r ) 打) + e “= ( z ,暑,z ) q ( o ? t i i 舞= 0 , ( z m t ) q ( o ,卵 l 【 u ( z ,o ) = u 0 ( z ) ,( z ,可) q ( 2 2 1 ) 其中,a ,b ,e 为正常数,= l ( x ,t ) 。 沿用第一章中的两个子区域的符号和定义,令n = ( o ,1 ) x ( o ,1 ) ,q l = ( o ,) x ( o ,1 ) ,q 2 = ( ,1 ) x ( o ,1 ) ,内边界r = ( o ,1 ) 将时间【o ,t 】分成份,分点为0 = t o ,t 1 ,t = t ,记a t “= 蚪1 一 俨n = 0 ,1 ,n 一1 ) 不失一般性,我们考虑等距剖分的情形,即 a t = a t n v h 为l 2 ( a ) 的有限维子空间且成立对于坳v ,则 如吁 方程( 2 2 1 ) 的变分形式为: ( 掣,口) + 。( 乱n ,口) n ub ( z o t * u d t , 可) + ( e 珏n ,钉) 小等r + ( 小筹她r - ( n 制, ( 2 2 2 ) 其中 2 , 2 , “2 萎以;。v ”v 钞叔,“。萎以;w v 影呶 1 2 盯 :一( 百c o u f n ) + u n 瓦_ 珏一n - - i 假设u o v h 已知,我们给出算法如下:求妙t ,u 满足 ( 等川+ n ( 州州磐酬+ ( e 吲 + ( 。b ( u “) ,l v l ) r + ( b b ( u ) a t , v 1 ) r = ( ,“,钉) ,vt 7 v h ( 2 2 3 ) 山东大学硕士学位论文 在时间t = t n 一时,可求得u t ,此外,u o ,u ,泸_ 2 在前面各时间 层已求得,从而可得b ( c r n 一- ) ,b ( 沪) ,从而( 2 2 3 ) 在子区域上变成 两个独立的问题,可以在两个子区域上单独求解,实现了算法的并 行。 与文献 1 1 中的证明相似,如果取检验函数e 兰o ,三l ,则t , 护,v v = 0 ,从而有( u n - - 一u n - ! ,1 ) = 0 ,可得,扩= t 厂泸一,那么( 2 2 3 ) 是守 恒的。 2 3 收敛性分析 酉。先我们定义 m ,口) = 出+ ( 黝,口) + b ( ,fu d r , v ) 一 ( 2 3 1 ) 和 否( 铒,钞) = a ( 钰,秽) + ( e 珏,t ,) 十b , o 。u d 一口) + ( n b ( 乱) ,m ) r 1 + ( 6 b ( 钍) ,卜,】) r ( 2 3 2 ) r e ,0 定义投影算子p ,满足: g 一p u ,口) = 0 昂口 n ( 钆p u , v ) + ( e 钍一p u , v ) + 易( 厂( 钍一 矽) :0 ,vu (23pup u ) d r , 0 v 3 3 )n ( 钆 ) + ( e 钍一 + 易( ( 钍一 矽) = , vu (3 ) t ,0 这是一个标准的v o r t i r a 投影箅子。又定义另一个投影箅子芦,满足 否沁一声弼t ,) = 0 , 羟 了 “ 一 口 一p ,“,z ,) + 6 q o 一p u ) 打,t ) + ( e u - p u , v ) + ( o b ( u p u ) ,p 】) r + ( b b ( u p u ) ,p 】) r = 0 ( 2 3 4 ) 一 , ,o 山东大学硕士学位论文 令 荨= “一p 钆,7 7 = t 一凡,0 = p u 一以 引理2 1 若钍满足文中讨论所需正则性,则有如下估计 证明由( 2 2 2 ) 一( 2 3 4 ) 得: ( 2 3 5 ) ( o t p u r * ,秒) + 。( 鼢,钉) + 6 ( 厂? u d r ,”) 0 + ( e 丸n ,t ,) + ( 。b ( p u n ) ,p 】) r + ( t nb b ( p u ) ,m ) r = ( 味一画p + t ,) 水( 脚卜筹) ,r ( 2 3 6 ) + ( z k 邶( 小塾0 7 r ,v vev h 再由( 2 3 6 ) 一( 2 2 3 ) 得; 其中 1 4 n ( 玩俨,甜) + n ( 扩,口) + ( a b ( o “) ,p 】) r + 6 ( 0 i a t ,口) i = l n 一1 + ( b b ( o ) a t , v 1 ) r + ( e e lt ,) i = o = ( 盯 ,移) + ( 0 2 ”,扣】) r + ( 略,v 口) 一( 玩”+ 毒”,秽)( 2 3 7 ) + ( n b ( 口“一扩一1 ) ,【钉】) i + ( 口b ( 车“一“一1 ) ,【叫) r 七b ( i f r , _ _ u r n - - 1 ) r 拍跏卜等,r + ( 序一塑0 7 ) ) 【蝴r 一一f 沾c 蛳+ c 脚z 哟= z o t b v 成打一娄岍兆t 、, 日+ 球 + q n 毒一巩 十 n 竹 毒 脚 rl c 0 ,使得 c o l l l o i i l 2 a ( o 七,p 彪) + ( e o 七,o k ) + ( a b ( e 七) ,归2 】) r ( 2 3 1 4 ) 和 铊nn nn c o l l l 0 哳g ( o k , 驴) + ( a b ( z0 南) ,i s ;0 七】) r ( 2 3 1 5 ) k = l七= lk = lk = i k = l 对于式( 2 3 1 3 ) 中右端各项有 n 忌一lk - 1 a t 2 【( 6 b ( 驴) ,【0 】) r 一( 6 b ( 0 ) ,p 】) r 】 k = li = 0i = 0 “p1 k - i 1k - 1 蛐2 k = l o 如o k d x , 【p 】) r 邓o ( 三西如o i d x , r 】 等壹l v o k f 3 ,n + c 旧- 1 a t 壹l 匹k - 1e t , x t l t a ,r 】 ( 2 3 1 6 ) 。 ,i圮一l 竹 + 学i t v 酽z x t l l 3 ,o + c a t h 。i i o 诣,r 1 】 由引理( 1 2 ) 知 i l a b ( v ) 1 1 2 0 。fsg h i l v l l 2 0 q 使得 n a t ( a b ( o 奄o k - 1 。) , o k 】) i k - - - i ( 2 3 1 7 ) 毛c 1 a 、t 。| i o k _ 0 b - * 1 1 0 2 矿百c o a t 到 。酽l i f o ,r 另一方面,我们看到 t 喜( 矗e 蓬归;nn t - a t 2 f o k 2 l l 鲁髂:n 优) ( 2 矗,8 ) 允= 1= l 。 1 7 和 和 进一步,我们有 和 和 1 8 山东大学硕士学位论文 ( 2 3 1 9 ) i l v o 七嗑n + c a t 膦 ( 2 3 2 0 ) 七= 1七= 1 l v 咖3 ,n + c a t 2 j o r t 幢q 出 ( p p _ 1 ) ,妒1 ) r 堂8 h 白胁0 , 1 么”o 。川 k = l 咿”腱r + c a t 2 厩让峪n 如 一r ,0 出宝( 嘶卜等跚 奄= l q c o a t 酽1 1 1 0 2r + c h 5 啼抽出 ( 2 3 2 1 ) ( 2 3 2 2 ) ( 2 3 2 3 ) r 护 :l p 。 ,|亡2 盯 。 | | r幻 口 ,:芒- 盯 。随 r p :l 七2 盯一 砖 。吼 一 r 叭, 口 1 - 2 盯一 r p 。:l 竹2 盯 n 2 吼 ,扩 是l 。弑 一 日c 十 如 , p 幅 暗 驴 。汹f。眨拈厂厶 日 阱 铲 岛掰 似 一 竽 + 七 pv 3 盯 。汹 。随 竽 一 c :2 0 一a 。脚 铲 2 一 巧c + b v i 拍 一 。随 r 件 护 一竹 札一 n 珏 8 n n 随 。腻 筹 一 山东大学硕士学位论文 和 雹( “脚) _ 釉明) r 越善( 上“引一釉矿| ) r ( 2 3 2 4 ) 删小脚,一釉郭卜c 小聊,一跏0 】) r , 以t 妻( f t , t kb ( b 一釉静,r sc o a t 壹缸:。i l l 护” 0 2 , r + c h 5 o tl i u l l 。,。c n ,班 将( 2 3 1 4 ) 一( 2 3 2 4 ) 代入( 2 3 1 3 ) 并取 t 百2 c o i l 2 得: + a t i i i o 七i i l 2 + l l l a t 0 邢】 k = 1 i - - - - - l p 酗o k 0 2 , f :+ h - 1 i t a t o 1 1 1 3 ,p 3 9 5 + a t 孵幅, 1 2 + 嗽噍q 】+ a t 2 + 日5 应用b e l l m a n 不等式,我们得到误差估计: 。m a x l i e 咂n c p 孵i i o + 脓咂n 】+ t 2 + 日5 ) 得证。 下面估计p 。 引理2 2 对于荨,铙存在如下最优估计 。善 t 警 t 憾o , n c h t m + h 5 + a t + 怖,q + z 1 物,r 打) 以及 唧m a 纠x1 1 0 , , 1 1 0 , e c p “+ h 5 + a t + 踌叫驯k q + z 1 慨训则打) 19 山东大学硕士学位论文 1 l 止明自元,莪1 | j 佰计p 札一凡,田舁于p p 时疋义得 口( p u 一忍,可) + 6 , o 。( p 钆一声让) 啦口) - 4 - ( p u 一声钆,可) + ( a b ( p u p 心) ,p 】) r + ( b b ( p u p 钆) ,扣】) r ,c 0 = g ( 玩一则) + 6 ( z e , t 一 i t ) d r , v ) + ( p u 鸭秽) ( 2 3 2 6 ) + ( a b ( p u 叫r ( z 。6 b ( p u - - u ) ,【硼r = ( a b ( p u - ) ,p 】) r + ( f o t b b ( p u 一钍) ,扣】) r ,v vev h , 从而得到 o c c o l l l p u 一声“i i l 2 + l | | ( p u p u ) d t l l l 2 ( 2 3 2 7 ) ,0 。 p , 。 , a ( p u p 札,甄一耽) + b ( ( p 乜一p u ) d v ,口) + ( p u p u ,p u p u ) ,0 + ( a b ( p u p 牡) ,【p u p u ) r + ( b b ( p u p 珏) d r , 【p u p u ) r ,c ,0 = ( a b ( p u 一钆) , p u p 钆】) r + 上6 b ( p u u ) d t , p u p 札】) r c h 一日吼叫k n 刊z 。( p 让刊刎硼凡一砌i o r 即 一氏2 删i 。一p 恻i 蛩,r c h i l i p 钆( p uch0 1m i 乙矿i i z 0 酬色,n 一氏0 1 2 + 一让) 如蛩,r 一1h 叩i i 乙,n + i i 厂班打f i 色,n | o j o 进而 i i p “一p 础,r 4-|i,一(凡一氏)姗rc乙,n-4-,00 唰 ( 2 3 2 8 ) 一乱川3 ,r l i ( a t 一氏) 如 瞪r 阳叩 i 乙,ni i 叩咖| | 乙,ni ( 2 3 2 8 ) j l , j 然后,我们来估计帐由算子f 的定义有 小一氟,卅各( z 。( 乱一p u ) d t , v ) 嘶一毳 i t + ( 口b ( 乱一声钆) ,【乞,】) r + ( b b ( u 一声珏) ,f 抄】) r = 0 ,v 口y , j 0 山东大学硕士学位论文 令可= 钍一氏得 ,c 8 ( 钍一声钍一死) + 6 ( ( u 一声让) 打,u 声让) - f ( 也一丸,珏一觑) j 0 十( o b

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