我在网上搜索了最优的数学定义方式,但没有获得任何信息?如何证明数值方法(例如 FEM)是否具有最佳收敛速度?有人对此有所了解吗?
最优收敛速度是什么意思?如何证明数值方法(例如 FEM)是否具有最佳收敛速度?
计算科学
有限元
误差估计
2021-12-07 17:52:18
2个回答
该术语在有限元上下文中通常以下列方式使用:
假设是 PDE 的精确解,而是有限元逼近。然后我们要求误差范数关于某个范数的收敛顺序。然后我们说,如果
即,如果误差可以有界乘以最佳可能误差的倍数。
在许多情况下,例如,如果是通常的分段多项式有限元空间并且是或范数,那么可以证明对于所有存在
其中是到上,在这些情况下,我们说 “以最优阶”收敛
,
即,如果数值解以与插值相同的速率收敛。
例如,拉普拉斯方程的通常离散化就是这种情况。但是,例如,对于平流方程的许多/大多数离散化,这不是真的。
假设您有某个问题的度量,例如渐近收敛率。如果你能证明在特定的度量中不可能有更好的算法,那么这个算法就是最优的。
例如,考虑多重网格方法。求解具有未知数的线性系统不能使用少于的操作来完成,因为每个变量都必须至少设置一次。对于某些问题,可以证明多重网格方法可以求解具有运算的线性系统,达到离散化精度。因此,如果我们考虑度量渐近操作数,则多重网格方法是最优的。
因此,算法是否最优取决于度量。该指标将取决于上下文和所做的假设。在上面的示例中,我们将自己限制在离散化的准确性上。
总而言之,什么是最优意味着需要在具体的上下文中解释。
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