Luận án: Bài toán ngược phương trình elliptic với quan sát biên - Lê Thị Thu Giang

Tài liệu: Một số bài toán ngược cho phương trình elliptic với quan sát biên some inverse problems for elliptic equations with boundary observations. Tải miễn ph

Trường ĐH

Vietnam Academy of Science and Technology, Institute of Mathematics

Chuyên ngành

Applied Mathematics

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án

Năm xuất bản

Số trang

120

Thời gian đọc

18 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tóm tắt nội dung

I.Bài Toán Ngược cho Phương Trình Elliptic Quan Sát Biên

Luận án tập trung vào các bài toán ngược cho phương trình elliptic tuyến tính bậc hai. Các bài toán này được nghiên cứu khi có quan sát trên biên miền. Đây là lĩnh vực quan trọng trong toán ứng dụng và khoa học kỹ thuật. Bài toán ngược thường đặt không chỉnh. Điều này có nghĩa là nghiệm có thể không tồn tại, không duy nhất hoặc không liên tục phụ thuộc vào dữ liệu. Dữ liệu biên, thường chứa nhiễu, làm tăng độ phức tạp của bài toán. Luận án đề xuất các phương pháp giải quyết hiệu quả. Các phương pháp này tập trung vào việc khôi phục thông tin từ các quan sát không đầy đủ hoặc gián tiếp. Nền tảng là phương trình đạo hàm riêng, đặc biệt là phương trình elliptic. Khả năng xác định các tham số ẩn là trọng tâm chính. Các bài toán ngược như xác định nguồn, hệ số, hoặc điều kiện biên chưa biết đều được xem xét.

1.1. Khái niệm bài toán ngược phương trình elliptic

Bài toán ngược cho phương trình elliptic là nhiệm vụ xác định các yếu tố chưa biết của phương trình. Những yếu tố này bao gồm hệ số, nguồn, hoặc hình dạng biên. Việc xác định này dựa trên dữ liệu thu thập được từ các quan sát. Dữ liệu thường có được trên một phần của biên miền. Đây là điểm khác biệt chính so với bài toán thuận. Bài toán thuận tìm nghiệm khi mọi tham số đều biết. Giải quyết bài toán ngược đòi hỏi các kỹ thuật toán học phức tạp. Cần có sự hiểu biết sâu sắc về tính chất của phương trình đạo hàm riêng. Đặc biệt là những đặc trưng của phương trình elliptic. Việc xử lý tính không ổn định là thách thức lớn.

1.2. Thách thức từ quan sát biên và dữ liệu nhiễu

Quan sát biên cung cấp thông tin không đầy đủ về hệ thống. Điều này làm cho bài toán trở nên khó giải. Dữ liệu biên thu thập được luôn chứa nhiễu. Nhiễu này gây ra sự không ổn định lớn trong nghiệm. Một thay đổi nhỏ trong dữ liệu có thể dẫn đến sự thay đổi lớn trong nghiệm. Vấn đề này yêu cầu các phương pháp chính quy hóa. Chính quy hóa giúp ổn định quá trình giải. Nó đảm bảo nghiệm tìm được là hợp lý và có ý nghĩa vật lý. Mục tiêu là giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu. Đồng thời duy trì độ chính xác của lời giải.

II.Giải Quyết Bài Toán Cauchy cho Phương Trình Elliptic

Chương 1 của luận án dành để nghiên cứu bài toán Cauchy cho phương trình elliptic. Bài toán Cauchy là một dạng bài toán ngược đặc biệt. Nó yêu cầu xác định nghiệm trong miền từ dữ liệu trên một phần của biên. Dữ liệu bao gồm giá trị của hàm và đạo hàm pháp tuyến. Đây là một bài toán đặt không chỉnh nghiêm trọng. Luận án giới thiệu khái niệm mới về nghiệm rất yếu. Khái niệm này mở rộng không gian nghiệm có thể chấp nhận. Nó là bước tiến quan trọng trong việc xử lý bài toán khó này. Một bài toán biên không địa phương được đưa ra để chỉnh hóa bài toán Cauchy. Việc này giúp ổn định quá trình tính toán. Luận án sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn để rời rạc hóa. Sau đó, tính ổn định và hội tụ của sơ đồ được chứng minh. Các ví dụ số minh họa hiệu quả của phương pháp chỉnh hóa này. Kết quả cho thấy tính khả thi và độ chính xác của cách tiếp cận.

2.1. Khái niệm nghiệm rất yếu và bài toán biên không địa phương

Bài toán Cauchy cho phương trình elliptic thường không có nghiệm cổ điển. Khái niệm nghiệm rất yếu được phát triển. Nó cho phép tìm nghiệm trong một không gian hàm rộng hơn. Điều này giúp giải quyết các trường hợp phức tạp. Đồng thời vẫn duy trì tính chặt chẽ về mặt toán học. Để chỉnh hóa bài toán Cauchy, một bài toán biên không địa phương được đề xuất. Bài toán này có các điều kiện biên liên kết giá trị của nghiệm ở các điểm khác nhau. Sự kết hợp này giúp kiểm soát tính không ổn định. Nó biến bài toán đặt không chỉnh thành một bài toán đặt chỉnh tốt hơn. Việc giải quyết bài toán biên không địa phương gián tiếp cung cấp nghiệm cho bài toán Cauchy.

2.2. Phương pháp sai phân hữu hạn và phân tích ổn định

Phương pháp sai phân hữu hạn được áp dụng để rời rạc hóa bài toán biên không địa phương. Kỹ thuật này biến phương trình đạo hàm riêng thành hệ phương trình đại số tuyến tính. Việc này tạo điều kiện cho việc giải số trên máy tính. Một phần quan trọng của nghiên cứu là chứng minh tính ổn định của sơ đồ sai phân. Tính ổn định đảm bảo rằng sai số từ dữ liệu hoặc tính toán không bị khuếch đại. Sau đó, sự hội tụ của phương pháp được thiết lập. Điều này có nghĩa là khi bước lưới giảm, nghiệm số sẽ tiến đến nghiệm chính xác. Các kết quả này xác nhận độ tin cậy của phương pháp đề xuất. Nó thể hiện khả năng ứng dụng thực tế.

III.Xác Định Nguồn Hệ Số trong Phương Trình Elliptic

Chương 2 của luận án tập trung vào bài toán xác định nguồn cho phương trình elliptic. Đây là một dạng bài toán ngược quan trọng khác. Nguồn ở đây có thể là một hệ số hoặc một hàm vế phải chưa biết. Dữ liệu quan sát trên biên được sử dụng để tái tạo nguồn. Bài toán xác định nguồn được phát biểu dưới dạng một phương trình toán tử. Phương trình này mô tả mối quan hệ giữa nguồn và dữ liệu quan sát. Do tính chất đặt không chỉnh, phương pháp Tikhonov được sử dụng để chính quy hóa. Kỹ thuật chính quy hóa này giúp ổn định nghiệm. Nó tìm kiếm một nghiệm xấp xỉ tối ưu. Việc rời rạc hóa bài toán dựa trên ý tưởng rời rạc biến phân của Hinze. Một quy tắc chọn tham số chính quy hóa cũng được đề xuất. Quy tắc này phụ thuộc vào mức độ nhiễu trong dữ liệu biên và kích thước lưới. Nó đảm bảo đạt được tốc độ hội tụ tối ưu cho nghiệm. Phương pháp phần tử hữu hạn được áp dụng để giải số. Kết quả cho thấy tính hiệu quả cao.

3.1. Xác định nguồn thông qua phương trình toán tử

Bài toán xác định nguồn được hình thức hóa thành một phương trình toán tử. Toán tử này ánh xạ từ không gian của các nguồn tiềm năng đến không gian của dữ liệu quan sát biên. Việc giải phương trình toán tử này là khó khăn. Lý do là toán tử thường không khả nghịch hoặc khả nghịch nhưng có toán tử nghịch đảo không liên tục. Điều này phản ánh tính đặt không chỉnh của bài toán. Mục tiêu là tìm hàm nguồn sao cho dữ liệu mô phỏng khớp với dữ liệu quan sát. Việc này đòi hỏi kỹ thuật giải phương trình toán tử không ổn định. Dữ liệu biên đóng vai trò then chốt trong quá trình này. Mọi thông tin cần thiết đều nằm trong các quan sát này.

3.2. Hiệu chỉnh Tikhonov và tốc độ hội tụ tối ưu

Phương pháp chính quy hóa Tikhonov là công cụ mạnh mẽ để giải các bài toán đặt không chỉnh. Nó thêm một thành phần phạt vào hàm mục tiêu. Thành phần này ưu tiên các nghiệm 'mượt mà' hoặc 'ít biến động'. Điều này giúp ổn định nghiệm trước nhiễu. Luận án đề xuất một quy tắc lựa chọn tham số chính quy hóa Tikhonov. Tham số này cân bằng giữa việc khớp dữ liệu và duy trì sự ổn định. Quy tắc này tính đến mức độ nhiễu và kích thước lưới. Việc lựa chọn tham số tối ưu đảm bảo đạt được tốc độ hội tụ tối ưu. Tốc độ hội tụ tối ưu là một tiêu chí quan trọng. Nó đánh giá hiệu suất của phương pháp. Phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để thực hiện việc rời rạc hóa và giải số. Các ứng dụng thực tiễn được chứng minh.

IV.Tái Tạo Vế Phải Phương Trình Elliptic với Dữ Liệu Biên

Chương 3 của luận án giải quyết bài toán xác định một thành phần trong vế phải của phương trình elliptic. Bài toán được xét trong miền hình trụ. Các hệ số của phương trình có thể là hằng số hoặc biến thiên. Thông tin để tái tạo vế phải được lấy từ các quan sát trên biên. Dựa vào cấu trúc đặc biệt của phương trình và miền hình trụ, lời giải có thể biểu diễn qua chuỗi Fourier. Cách tiếp cận này giúp đơn giản hóa việc phân tích. Đồng thời cung cấp một phương tiện mạnh mẽ để giải bài toán. Do bài toán này cũng đặt không chỉnh, phương pháp chặt cụt chuỗi Fourier được áp dụng để chính quy hóa. Phương pháp này chỉ giữ lại các thành phần tần số thấp của chuỗi. Nó loại bỏ các thành phần tần số cao dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu. Luận án đề xuất một cách chọn số lượng hệ số Fourier để đảm bảo hội tụ. Đồng thời chỉ ra tốc độ hội tụ của phương pháp. Nhiều ví dụ số đã được trình bày. Chúng thể hiện hiệu quả và tính ứng dụng của phương pháp này.

4.1. Ứng dụng chuỗi Fourier cho phương trình trong hình trụ

Trong miền hình trụ, phương trình elliptic thường cho phép tách biến. Điều này dẫn đến việc biểu diễn nghiệm dưới dạng chuỗi Fourier. Các hàm cơ sở Fourier tạo thành một hệ đầy đủ. Chúng cho phép mô tả cả nghiệm của bài toán thuận và ngược. Việc sử dụng chuỗi Fourier giúp chuyển bài toán đạo hàm riêng thành một chuỗi các bài toán đại số đơn giản hơn. Đây là một lợi thế lớn trong việc giải quyết. Đặc biệt, nó hữu ích cho việc xác định các thành phần của vế phải. Phương pháp này tận dụng tính đối xứng của miền. Nó cung cấp một cách tiếp cận phân tích rõ ràng. Nó cũng tạo cơ sở cho các phương pháp số hiệu quả.

4.2. Phương pháp chặt cụt chuỗi Fourier và hội tụ

Bài toán xác định vế phải là một bài toán đặt không chỉnh. Do đó, cần có phương pháp chính quy hóa. Phương pháp chặt cụt chuỗi Fourier là một kỹ thuật chính quy hóa hiệu quả. Nó loại bỏ các thành phần tần số cao của chuỗi Fourier. Các thành phần này thường gây ra sự không ổn định do nhiễu. Luận án đưa ra quy tắc để lựa chọn số lượng hệ số Fourier tối ưu. Quy tắc này đảm bảo sự hội tụ của nghiệm xấp xỉ đến nghiệm chính xác. Đồng thời, tốc độ hội tụ cũng được đánh giá. Việc này cung cấp thông tin về chất lượng của nghiệm xấp xỉ. Các ví dụ số cho thấy sự thành công của phương pháp. Nó tái tạo vế phải từ dữ liệu biên nhiễu một cách chính xác.

V.Chính Quy Hóa Đảm Bảo Tính Ổn Định Nghiệm

Chính quy hóa là trọng tâm của việc giải quyết các bài toán ngược. Các bài toán này thường đặt không chỉnh, tức là nghiệm không ổn định trước nhiễu. Luận án đã áp dụng nhiều kỹ thuật chính quy hóa khác nhau. Mỗi kỹ thuật được điều chỉnh cho từng loại bài toán cụ thể. Phương pháp Tikhonov được sử dụng cho bài toán xác định nguồn. Phương pháp chặt cụt chuỗi Fourier được dùng cho bài toán tái tạo vế phải. Bài toán biên không địa phương được đưa ra cho bài toán Cauchy. Mỗi phương pháp đều có mục tiêu chung là chuyển bài toán đặt không chỉnh thành bài toán đặt chỉnh. Điều này đảm bảo rằng nghiệm tìm được là duy nhất và ổn định. Nó cũng giúp nghiệm phụ thuộc liên tục vào dữ liệu quan sát biên. Việc phân tích tính ổn định của nghiệm là yếu tố then chốt. Nó chứng minh độ tin cậy của các giải pháp đề xuất. Đây là một đóng góp quan trọng của nghiên cứu.

5.1. Vai trò của chính quy hóa trong bài toán ngược

Chính quy hóa là bước không thể thiếu khi giải bài toán ngược. Nó khắc phục tính đặt không chỉnh vốn có. Nếu không có chính quy hóa, nghiệm có thể biến động lớn. Nó dễ bị ảnh hưởng bởi những nhiễu nhỏ trong dữ liệu biên. Các phương pháp chính quy hóa bổ sung thông tin hoặc ràng buộc. Chúng giúp giới hạn không gian tìm kiếm nghiệm. Điều này dẫn đến việc tìm ra nghiệm có ý nghĩa vật lý. Đồng thời, nó kiểm soát sự lan truyền của sai số. Mục tiêu là đạt được sự cân bằng. Cần cân bằng giữa việc khớp dữ liệu và duy trì sự ổn định của nghiệm.

5.2. Đảm bảo tính duy nhất và ổn định của nghiệm

Tính duy nhất của nghiệm là một thuộc tính quan trọng. Nó đảm bảo rằng chỉ có một lời giải đúng cho bài toán. Tính ổn định của nghiệm liên quan đến sự phụ thuộc liên tục vào dữ liệu. Các phương pháp chính quy hóa được thiết kế để đảm bảo cả hai yếu tố này. Việc chứng minh tính duy nhất và ổn định là phần cốt lõi. Nó khẳng định tính hợp lệ của các phương pháp đề xuất. Phân tích này cũng bao gồm việc đánh giá tốc độ hội tụ. Tốc độ hội tụ chỉ ra mức độ nhanh chóng mà nghiệm xấp xỉ tiếp cận nghiệm chính xác. Các kết quả này cung cấp cơ sở lý thuyết vững chắc cho các ứng dụng thực tiễn.

VI.Ứng Dụng Số và Hiệu Quả của Các Phương Pháp Đề Xuất

Luận án không chỉ dừng lại ở phát triển lý thuyết. Nó còn chú trọng đến việc ứng dụng số của các phương pháp. Sau mỗi chương, các ví dụ số được trình bày. Những ví dụ này minh họa tính hiệu quả của các kỹ thuật chính quy hóa. Chúng cho thấy khả năng tái tạo chính xác các tham số ẩn. Điều này được thực hiện ngay cả khi có dữ liệu biên nhiễu. Các kết quả số xác nhận tốc độ hội tụ lý thuyết. Đồng thời, chúng thể hiện tính ổn định của các sơ đồ tính toán. Việc sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn và phần tử hữu hạn đóng vai trò quan trọng. Các công cụ này biến lý thuyết thành các giải pháp thực tiễn. Nghiên cứu cung cấp một cái nhìn toàn diện. Nó từ lý thuyết toán học đến triển khai tính toán. Các ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như y tế, địa vật lý, và kỹ thuật đều rất lớn. Luận án góp phần vào sự phát triển của lĩnh vực bài toán ngược.

6.1. Minh họa hiệu quả qua ví dụ số

Các ví dụ số là bằng chứng mạnh mẽ. Chúng chứng minh tính khả thi và hiệu quả của các phương pháp. Mỗi ví dụ đều được thiết kế cẩn thận. Nó mô phỏng các tình huống thực tế. Dữ liệu biên được tạo ra, sau đó thêm nhiễu vào. Sau đó, các phương pháp đề xuất được áp dụng để tái tạo nguồn hoặc vế phải. Kết quả được so sánh với nghiệm chính xác. Độ lệch được đo lường. Điều này xác nhận rằng các phương pháp hoạt động tốt. Chúng có khả năng xử lý nhiễu. Đồng thời, chúng vẫn cung cấp các nghiệm xấp xỉ chính xác. Điều này rất quan trọng cho các ứng dụng thực tế. Nó cho thấy giá trị ứng dụng của nghiên cứu.

6.2. Thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn

Các kết quả từ luận án có ý nghĩa lớn. Chúng không chỉ mở rộng kiến thức lý thuyết về bài toán ngược. Chúng còn cung cấp các công cụ thực tiễn. Các công cụ này có thể áp dụng để giải quyết các vấn đề kỹ thuật. Ví dụ như trong chẩn đoán y tế hoặc thăm dò địa vật lý. Khả năng tái tạo các tham số ẩn từ dữ liệu biên là vô giá. Nó giúp hiểu rõ hơn về các hệ thống phức tạp. Nghiên cứu này tạo tiền đề cho các công trình tiếp theo. Nó khuyến khích việc phát triển các phương pháp tinh vi hơn. Đồng thời, nó thúc đẩy việc ứng dụng rộng rãi các kỹ thuật này trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Một số bài toán ngược cho phương trình elliptic với quan sát biên some inverse problems for elliptic equations with boundary observations

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (120 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

VIETNAM ACADEMY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY INSTITUTE OF MATHEMATICS LE THI THU GIANG MỘT SỐ BÀI TOÁN NGƯỢC CHO PHƯƠNG TRÌNH ELLIPTIC VỚI QUAN SÁT BIÊN (SOME INVERSE PROBLEMS FOR ELLIPTIC EQUATIONS WITH BOUNDARY OBSERVATIONS) THESIS FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY IN MATHEMATICS HA NOI – 2024 VIETNAM ACADEMY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY INSTITUTE OF MATHEMATICS LE THI THU GIANG MỘT SỐ BÀI TOÁN NGƯỢC CHO PHƯƠNG TRÌNH ELLIPTIC VỚI QUAN SÁT BIÊN (SOME INVERSE PROBLEMS FOR ELLIPTIC EQUATIONS WITH BOUNDARY OBSERVATIONS) Speciality: Applied Mathematics Speciality Code: 9 46 01 12 THESIS FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY IN MATHEMATICS Supervisor: Prof. DINH NHO HAO HA NOI – 2024 Abstract This thesis is devoted to the Cauchy problem and the problem of determining the right- hand side for second-order linear elliptic equations with boundary observations. The Cauchy problem for elliptic equations is studied in Chapter 1. There we introduce a new concept of very weak solution to the Cauchy problem for elliptic equations and for a non-local boundary value problem which regularizes the Cauchy problem.

We discretize the non-local boundary problem by the finite difference method and prove the stability of the scheme and its convergence. We present some numerical examples for showing the efficiency of the regularization method. In Chapter 2, we study the source identification problem for elliptic equations with ob- servation on the boundary. We formulate the inverse problem as an operator equation and regularize it by the Tikhonov regularization method.

To discretize the problem, we follow Hinze’s idea on variational discretization and suggest a rule of choosing the regularization parameter depending on the noise level in the observation data and the discretization mesh size which yields the optimal convergence rate. This abstract result is applied to the finite element method for numerical solving the source identification problem. Some numerical examples are presented for showing the efficiency of the method. Chapter 3 is devoted to the problem of determining a term in the right-hand side of elliptic equation with constant and variable coefficients in a cylinder from boundary observations.

Based on the special form of the considered equation in a cylinder, the solution of the direct and inverse problems can be represented by the Fourier series. Since the source problem is ill-posed, we regularize it using the truncated Fourier series method and propose a method for selecting the number of Fourier coefficients to ensure the convergence of the method and to indicate the rate of convergence. To demonstrate the efficiency of the method, we present several numerical examples. i Tóm tắt Luận án này nghiên cứu về bài toán Cauchy và bài toán xác định vế phải của phương trình eliptic tuyến tính bậc hai với quan sát trên biên.

Chương 1 nghiên cứu về bài toán Cauchy cho các phương trình elliptic. Trong chương này, chúng tôi giới thiệu một khái niệm mới về nghiệm rất yếu cho bài toán Cauchy và bài toán hiệu chỉnh của nó - bài toán biên không địa phương cho phương trình elliptic. Sau đó, chúng tôi rời rạc hóa bài toán biên không địa phương bằng phương pháp sai phân hữu hạn và chứng minh sự ổn định của phương pháp, từ đó suy ra sự hội tụ của phương pháp. Trong Chương 2, chúng tôi nghiên cứu bài toán xác định nguồn cho các phương trình elliptic với quan sát trên biên.

Bài toán này có thể viết dưới dạng phương trình toán tử. Chúng tôi đã sử dụng phương pháp hiệu chỉnh Tikhonov để chỉnh hóa phương trình toán tử và rời rạc nó dựa trên ý tưởng rời rạc biến phân (variational discretization) của Hinze, rồi sau đó đề xuất một quy tắc chọn tham số hiệu chỉnh phụ thuộc vào mức độ nhiễu trong dữ liệu quan sát và bước lưới để nhận được tốc độ hội tụ tối ưu. Kết quả đã này được áp dụng cho phương pháp phần tử hữu hạn để giải số bài toán xác định vế phải và được thực hiện bằng số trên máy tính. Trong Chương 3, chúng tôi xét bài toán xác định vế phải của một phương trình eliptic với hệ số hằng và hệ số biến thiên trong hình trụ từ các quan sát trên biên.

Dựa vào cấu trúc đặc biệt của phương trình đang xét và miền hình trụ, lời giải của bài toán thuận và bài toán ngược có thể biểu diễn qua chuỗi Fourier. Do bài toán đặt không chỉnh nên chúng tôi hiệu chỉnh nó bằng phương pháp chặt cụt chuỗi Fourier và đưa ra cách chọn số các hệ số Fourier để phương pháp hội tụ và chỉ ra tốc độ hội tụ. Cuối mỗi chương, chúng tôi trình bày một số ví dụ số để thể hiện tính hiệu quả của các phương pháp đã đề xuất. ii Declaration This work has been completed at Institute of Mathematics, Vietnam Academy of Science and Technology under the supervision of Prof.

Đinh Nho Hào. I declare hereby that the results presented in it are new and have never been published elsewhere. Author: Lê Thị Thu Giang iii Acknowledgments First and foremost, I want to express my deepest gratitude to my advisor, Pro- fessor Đinh Nho Hào for his invaluable help and support in my research. He spent a lot of time and energy on my work as well as giving me many valuable opinions and comments, and he gradually guided me to get acquainted with my scientific research work.

For me, he is not only an extremely respected teacher but also my second fa- ther, who always gives me a lot of support and patience, encourages me to overcome difficulties in my study and my daily life. I would like to express my special appreciation to Professor Hoàng Thế Tuấn, Dr Đào Quang Khải, Dr Lương Thái Hưng and other members of the weekly seminar at Department of Differential Equations for many interesting discussions. Also, I would like to thank Professor Nguyễn Văn Đức (Vinh University), Professor Nguyễn Trung Thành (Rowan University, USA) and all of friends in Professor Đinh Nho Hào’s group seminar for their valuable comments and suggestions to my research papers. Thanks go to my sincere friend, Dr Nguyễn Thị Ngọc Oanh (College of Sciences, Thai Nguyen University) for her listening, offering me advice, and supporting me through my entire study process.

I am very grateful to Dr Phan Xuân Thành (Hanoi University of Science and Technology) for his kind help on computer programming and giving useful comments for improving my PhD thesis. My great appreciation is also expressed to the leaders of the Institute of Mathe- matics, the Center of Postgraduate Training and the International Center of Research and Postgraduate Training in Mathematics for providing me with such an excellent study environment as well as financial support during my PhD study. I would like to thank the leaders of Thuong mai University, the Dean, as well as all of my colleagues at the Faculty of Mathematical Economics and my friends for their encouragement and support throughout my PhD study. Last but not least, this journey would not have been possible without the support of my family.

I would like to express my sincere gratitude to my parents, my parents- in-law, my husband, my children, my brothers and sisters for their unconditional love and encouragement to me. Especially, this thesis is dedicated to my beloved father who was my first teacher inspiring me to study Mathematics. Although he passed away, his boundless love, trust and hope for me are my motivation to complete this work. List of Figures 1.

Numerical solution with p=0. Approximation error with p=0. Approximation error with p=0. Comparison of the exact solution with numerical solutions for various p, a priori method.

Comparison of the approximation errors of the numerical so- lutions for various p, a priori method. Exact and approximate solutions at T = 1 for various p, a posteriori method. Approximation errors at T = 1 for various p, a posteriori method. Exact and approximate solutions at T = 1 for various p in case u(x, T ) is a hat function.

Approximation errors at T = 1 for various p in case u(x, T ) is a hat function. Exact and approximate solutions at T = 1 for various p, x ∈ [0, π ]. Approximation errors at T = 1 for various p with x ∈ [0, π ]. Exact and approximate solutions at T = 1 for various p, x ∈ [0, 5π ].

Approximation errors at T = 1 for various p, x ∈ [0, 5π ]. Reconstruction of the smooth source function f1 (x1 ). Reconstruction of the continuous and nonsmooth source func- tion f2 (x1 ). Reconstruction of the discontinuous source function f3 (x1 ).

Exact and approximation solutions with f ∗ = 0, 10 and 20. f 20x1 +x2 and its numerical solution with f ∗ close to f 20x1 +x2. f 0 and the numerical solution with f ∗ close to f 0. f −5 sin πx2 and the numerical solution with f ∗ close to f −5 sin πx2.

Numerical results for f satisfying the source condition (2. Numerical results for f satisfying the source condition (2. Solutions with different noise levels for smooth function, M = 15 91 3. Errors with different perturbations for smooth function, M = 15 91 3.

Solutions with different number of Fourier coefficients, smooth function, p = 7%. Errors with different number of Fourier coefficients for smooth function, p = 7%. Solutions with different noise levels for continuous, non-smooth function, M = 15. Errors with different noise levels, for continuous, non-smooth function, M = 15.

Solutions with different number of Fourier coefficients, p = 7% 93 3. Errors with different number of Fourier coefficients, p = 7%. Solutions with different noise levels for discontinuous function, M = 20. Errors with different noise levels,for discontinuous function, M = 20.

Solutions with different number of Fourier coefficients, p = 5% 94 vi 3. Errors with different number of Fourier coefficients for discon- tinuous function, p = 5%. 94 vii List of Tables 1.1 Regularization parameters chosen due the a posterior method for various p. Regularization parameters with the exact solutions at T being a hat function.

Regularization parameters with the exact solutions at T being a step function. The L2 -norm of errors. L2 -error in the smooth case. L2 -error in the non-smooth but continuous case with α = 10−5.

L2 -error in the discontinuous case with different regularization parameters. L2 -error between the exact solution and numerical ones with relative noise 0. L2 -errors with f ∗ close to exact solutions. L2 -error behavior - the source condition 1.

L2 -error behavior - the source condition 2. The L2 -norm of relative errors for smooth function. The L2 -norm of relative errors - non-smooth, continuous func- tion. The L2 -norm of relative errors for the discontinuous function 93 viii List of Notations Rn n− dimensional Euclidean space; Ω open set in Rn ; ∂Ω boundary of Ω; Γ subset of ∂Ω; Q = Ω × (0, T ) S = ∂Ω × (0, T ); C(Q) space of continuous functions on Q; C k (Q) space of k-times continuously differentiable functions on Q; C0∞ (Q) space of infinitely differentiable functions with compact support in Ω; L2 (Ω), L2 (S), L2 (Q) space of measurable, square-integrable functions in Ω (resp.

S, Q); ∂u H 1 (Ω) Sobolev space= {u(x) ∈ L2 (Ω) : ∂x i ∈ L2 (Ω)}; H01 (Ω) the closure of Cc∞ (Ω) in the norm of H 1 (Ω) ; ∇J gradient of J; ⟨, ⟩H inner product in Hilber space H; ∥.∥H norm in Hilber space H; CG Conjugate Gradient Method; FEM Finite Element Method; FDM Finite Difference Method.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Bài toán ngược cho phương trình elliptic với quan sát biên" nghiên cứu về vấn đề gì?

Tài liệu: Một số bài toán ngược cho phương trình elliptic với quan sát biên some inverse problems for elliptic equations with boundary observations. Tải miễn ph

Luận án "Bài toán ngược cho phương trình elliptic với quan sát biên" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Vietnam Academy of Science and Technology, Institute of Mathematics. Năm bảo vệ: 2024.

Luận án "Bài toán ngược cho phương trình elliptic với quan sát biên" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Bài toán ngược cho phương trình elliptic với quan sát biên" thuộc chuyên ngành Applied Mathematics. Danh mục: Giải Tích.

Luận án "Bài toán ngược cho phương trình elliptic với quan sát biên" có bao nhiêu trang?

Luận án "Bài toán ngược cho phương trình elliptic với quan sát biên" có 120 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Bài toán ngược cho phương trình elliptic với quan sát biên" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter