收敛和渐近收敛有什么区别?为什么说收敛是渐近的?
渐近收敛的定义?
通常,收敛是指误差随着离散化的精细度而减小;即对于有限差分/有限元,这往往会处理网格间距,并声称误差达到,因为。
通常渐近收敛是指当 足够小时观察到的收敛行为。一个例子是有限差分:写出泰勒级数
你可以重新排列得到
$\left|\frac{u(x+h) - u(x)}{h} - u'(x)\right| = \left|\frac{u''(x)}{2}h + \frac{u'''(x)}{3!}h^2\ldots\right|$.
这为我们提供了有限差分误差的精确表达式。对于足够小的 , 和前导项 将主导上述表达式。但是,这仅在 足够小时才成立,这意味着这是一个渐近的结果。
另一个问题是,在求解偏微分方程时,有时可能存在影响方法收敛性的参数。例如,对于亥姆霍兹方程
这个参数是波数 $\kappa$,对于对流扩散, and for convection-diffusion
这个参数是$\epsilon$。大多数离散化实现渐近(准)最优行为,即当 $h$ 足够小(或随着离散化变得足够精细)时,解决方案将以某种方式表现。然而,$h$ 足够小的这个渐近限制也取决于这些参数;渐近收敛是有帮助的,但它并不能告诉你一切。. Most discretizations achieve asymptotically (quasi)optimal behavior, that as is small enough (or as the discretization becomes fine enough), the solution will behave a certain way. However, this asymptotic limit for where is small enough can also depend on these parameters; asymptotic convergence is helpful, but it doesn't tell you everything.