误差的泰勒展开 - 有限元近似

计算科学 有限元 特征值 误差估计 近似
2021-11-27 03:00:19

在我的一些计算中,我计算了一个标量值λh(在我的情况下是特征值)取决于域的有限元离散化。通常我们可以设法找到表格的估计值

|λλh|Chk
在哪里k取决于问题,近似程度等。

题:

我想知道在哪种情况下(如果有的话)可以说取决于 FE 近似的标量函数的误差具有类似泰勒的展开:

λh=λexact+C1hα1+C2hα2+...
在哪里αi是一个递增序列。

如果有相关的参考资料,我很感兴趣。


语境:

这与我的一个较早的问题有关,关于应用于我的问题的一些外推技术的良好行为。事实证明,我使用的外推法(Wynn 的 epsilon 算法)给出了总和的极限n几何序列从2n+1价值观。特征值的类泰勒展开的存在将证明这种行为是合理的,因为在进行外推时将取消前几个泰勒系数。

在下面给出的示例中,仅使用有限元的初始计算给出了 2 阶的收敛,而外推给出了类似于 6 阶的收敛,快速接近机器精度。看图片: 在此处输入图像描述

1个回答

你问的问题比你想象的要简单。适用于任何网格尺寸h, 你可以计算λ(h). 如果这种依赖是连续的,那么你可以做一个泰勒展开λ(h)大约h=0以获得您想要的形式。

在您的情况下,唯一的问题是λ(h)是一个连续函数。这比人们想象的要复杂一些,因为事实上并非所有的值h当然是可能的,但至少对于足够小的h, 你可以评价λ对于基本上任何h. 在这种情况下,让我们假设h可以任意选择,那么问题可以简化为:如果λ是解的函数u(h), 如果是连续的u(h)是连续的h. 对于大多数问题,u(h)确实是连续的,在那种情况下λ(h)是一个连续函数,如果λ(u)是连续的。这是否正确通常是一个功能分析问题:如果λ(u)是,例如,价值u在特定点,然后对于H1职能u, 功能λ(u)不是连续的。但如果λ(u)平均值_u,则依赖是连续的。