高斯函数比率的舍入误差

计算科学 误差估计
2021-12-17 20:55:35

我想了解舍入误差的划分如何导致大误差???

我正在使用一种方法来测量由不连续 Galerkin(基于有限元)时域方法对波传播问题执行的模拟中的频率相关耗散。为此,我用高斯脉冲激发我的域并测量传播的信号y1y2在 2 个监测点z1z2的域。离散傅里叶变换 (DFT)F1(f)F2(f)两个信号的计算和耗散αdiss通过 评估:

αdiss(f)=log(|F2(f)|/|F1(f)|)z2z1

如果没有耗散,则幅度谱|F1||F2|理论上应该是完全相同的高斯Fth. 然而,由于有限长度的信号,DFT 会产生舍入误差(不同y1y2)。因此,测量的总体误差越来越大αdiss(f)这可以防止该方法在远离中频频率的地方使用f0的高斯谱。

下图显示了这个误差增加|αdiss(f)0|(以对数刻度)为红色。蓝色和青色曲线显示舍入误差F2FthF1Fth分别。中频为f0=2和高斯线宽Δf0=0.5. 我们可以清楚地看到,超越3Δf0的评价αdiss(f)不再可靠。

我真的很想知道为什么会这样?

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