汉密尔顿方程的辛算法,而不是仅仅保持体积

计算科学 计算物理学 时间积分 微分方程
2021-12-17 14:18:45

这可能是一个愚蠢的问题,但如果我们试图用一些离散方案对汉密尔顿方程进行数值求解,有时当该方案保留相空间体积(汉密尔顿方程被理解为该相空间上的一些流动)时,它会导致稳定性,即使算法不是辛算法(例如用于电动力学的非相对论 Boris Pusher 算法)。

我想知道,对于汉密尔顿方程的离散辛方案,在数值分析意义上有什么收获?一些明显的需求,比如更好的误差界限,可能只是来自更接近于哈密尔顿流本身的算法,但总的来说,可以准确地说,当算法是辛算法而不只是保持体积时,可以获得什么?

1个回答

我想到了后向错误分析。例如,对于 Verlet 格式,您可以说数值解最终是扰动哈密顿系统(也称为影子哈密顿量,由此产生的微分方程组称为修正方程组)的精确解。也可以看看:

S. Reich,“数值积分器的后向误差分析”,SIAM 数值分析杂志,第一卷。36,没有。5,第 1549-1570 页,1999 年。