我需要计算积分
在哪里是个第一类贝塞尔函数,是它的零和是一个实函数,有点类似于(但不一样,它相当复杂,通常涉及与有时)。
作为非常昂贵,并且必须多次评估这个积分,我正在寻找最好的(非常快,但仍然相当准确)数值方法来解决它。目前,我正在使用 11 分的梯形规则。但我正在研究其他方法,例如 Clenshaw-Curtis 和 Gauss-Kronrod(低阶)。
但我想知道是否有一种特别适合这种积分的方法,特别是考虑到它类似于计算汉克尔变换所需的方法。
我需要计算积分
在哪里是个第一类贝塞尔函数,是它的零和是一个实函数,有点类似于(但不一样,它相当复杂,通常涉及与有时)。
作为非常昂贵,并且必须多次评估这个积分,我正在寻找最好的(非常快,但仍然相当准确)数值方法来解决它。目前,我正在使用 11 分的梯形规则。但我正在研究其他方法,例如 Clenshaw-Curtis 和 Gauss-Kronrod(低阶)。
但我想知道是否有一种特别适合这种积分的方法,特别是考虑到它类似于计算汉克尔变换所需的方法。
对于汉克尔变换,可以将这些方法分为四大类:
以下论文很好地概述了这些方法(方法的类型):
根据这篇论文(第 3 页,第 4 节):
梯形法则的主要缺点是计算效率低。...发现梯形方法几乎总是与任何其他测试方法一样可靠。...我们发现它可以作为测试更有效算法的基准。
所以,两个方向是可能的:
事实上,这个积分非常类似于阶汉克尔变换。但是,我认为这里的一个主要并发症是不仅极其昂贵,而且是振荡的,并且可能是高度振荡的。在给定的公式中,几乎是一个黑盒,具有一些实际上很糟糕的已知属性。许多用于评估汉克尔变换的标准技术使用以下事实: 最终是单调的。
因此,我会研究用于高振荡积分的 Filon 型正交方向。但我认为你必须使用一些关于行为的知识让它工作。那是关于方向 1。以下参考资料(以及下一部分的参考资料)将有助于一般理解:
对于方向 2,我建议尝试开发某种形式的投影切片方法。我个人不知道为您的积分开发的这种类型的现成方法。
以下参考资料可能有用(也适用于 Filon 正交):
另一个值得尝试的有趣方法(我偶然发现这篇论文是写这个答案的主要动机)是应用梅林变换。但是,如果它需要太多的评估,它可能不值得首先: