幂级数图的使用

计算科学 算法 多项式
2021-11-29 22:50:32

我来自加速器物理学领域,特别是与圆形存储环有关用于同步加速器光源。高能电子在磁场的引导下围绕环循环。电子循环数十亿次,人们想预测稳定性。您可以用相空间(位置、动量空间)来描述电子在环中某一点的运动。绕环每转一圈,粒子就会返回一个新的位置和动量,这在相空间中定义了一个映射,称为“单圈映射”。我们可以假设原点有一个不动点,所以它可以展开成幂级数。因此,人们想知道迭代幂级数图的稳定性。关于这个问题有很多棘手的问题,而且这个话题有着悠久的历史。已经实现了许多库——以实现所谓的截断幂级数代数。(参见例如Y. Yan 的这篇关于 zlib 的论文。更多物理学背景和一种分析方法是范式方法,例如 Bazzani 等。人。这里。)问题是如何使用这样的库,以及如何解决稳定性问题。梁动力学中使用的主要方法是正常形式分析,我认为它并不成功。我想知道其他领域是否已经开发了某种光谱方法(也许沿着这样的路线?)。有人能想到另一个领域,分析原点为固定点的迭代幂级数映射的长期稳定性,以便我们分享知识或获得一些新想法吗?我知道的一个例子是原子物理学中 Fishman 和“加速器模式”的工作。还有其他人吗?还有哪些其他系统可以被建模为踢的转子或 Henon 地图?

3个回答

您可能已经知道这一点,但这听起来像是混沌理论和分形世界的东西?(因此它在计算上是“困难的”)

对于您的问题,您是否看过行星力学和 N 体问题的世界?这些也被迫使用迭代解决方案,基本的基础物理是 N^2,尽管通常也允许力源四处移动——只是为了使事情进一步复杂化。

我已经很久没有看过它们了,但是你提到的稳定性相位图听起来很像 Henon Maps。我确信这些必须有更广泛的应用,但它们通常用行星稳定性来描述(例如,行星-月球系统中第二颗卫星的稳定性)。

您可以研究离散动态系统的渐近行为。数学方面关于这个主题的理论文献丰富,物理学和计算机科学方面的应用文献也较多。

研究泰勒模型方法可能很有用;似乎是一篇不错的概述文章。试试COZY infinity是否可以做你想做的事。