Un método de función de forma de contorno para calcular valores propios y funciones propias de problemas de Sturm-Liouville
Autores: Liu, Chein-Shan; Chang, Jiang-Ren; Shen, Jian-Hung; Chen, Yung-Wei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un método de función de forma de contorno para calcular valores propios y funciones propias de problemas de Sturm-Liouville
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Formas canónicas
Método de función de forma de contorno
Autovalores
Autofunción
Problema de Sturm-Liouville
Ejemplos numéricos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
En el documento, transformamos el problema general de Sturm-Liouville (SLP) en dos formas canónicas: una con condiciones de contorno de Dirichlet homogéneas y otra con condiciones de contorno de Neumann homogéneas. Se construyó un método de función de forma de contorno (BSFM) para resolver los SLP de estas dos formas canónicas. Debido a la propiedad de la función de forma de contorno, pudimos transformar los SLP en un problema de valor inicial para la nueva variable con valores iniciales que se dieron definitivamente. Mientras tanto, el valor terminal en el límite derecho podría determinarse completamente utilizando una condición de normalización dada para la unicidad de la función propia. De esta manera, podríamos determinar directamente los autovalores como los puntos de intersección de una curva de autovalores con la línea cero, que era una línea horizontal en el plano que consistía en los valores cero de la función objetivo con respecto al parámetro eigen. Empleamos una técnica de ajuste más delicada o el método de integración de tiempo ficticio para resolver una ecuación algebraica implícita para la curva de autovalores. Podríamos integrar la ecuación de Sturm-Liouville usando los valores iniciales dados para obtener la función propia asociada cuando se obtuvo el autovalor. Ocho ejemplos numéricos revelaron una gran ventaja del BSFM, que fácilmente obtuvo autovalores y autofunciones con la precisión deseada.
Descripción
En el documento, transformamos el problema general de Sturm-Liouville (SLP) en dos formas canónicas: una con condiciones de contorno de Dirichlet homogéneas y otra con condiciones de contorno de Neumann homogéneas. Se construyó un método de función de forma de contorno (BSFM) para resolver los SLP de estas dos formas canónicas. Debido a la propiedad de la función de forma de contorno, pudimos transformar los SLP en un problema de valor inicial para la nueva variable con valores iniciales que se dieron definitivamente. Mientras tanto, el valor terminal en el límite derecho podría determinarse completamente utilizando una condición de normalización dada para la unicidad de la función propia. De esta manera, podríamos determinar directamente los autovalores como los puntos de intersección de una curva de autovalores con la línea cero, que era una línea horizontal en el plano que consistía en los valores cero de la función objetivo con respecto al parámetro eigen. Empleamos una técnica de ajuste más delicada o el método de integración de tiempo ficticio para resolver una ecuación algebraica implícita para la curva de autovalores. Podríamos integrar la ecuación de Sturm-Liouville usando los valores iniciales dados para obtener la función propia asociada cuando se obtuvo el autovalor. Ocho ejemplos numéricos revelaron una gran ventaja del BSFM, que fácilmente obtuvo autovalores y autofunciones con la precisión deseada.