Un metodo per la risoluzione numerica di equazioni alle derivate parziali di tipo ellittico

Riassunto Si espone un metodo non iterativo per la risoluzione numerica del primo problema al contorno per equazioni alle derivate parziali di tipo ellittico e si riportano i risultati di alcune elaborazioni numeriche.

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A non-iterative method is given to solve numerically the first value boundary problem for the elliptic equations. Some numerical examples are referred.

     

Criteri di convergenza per il metodo iterativo di Jacobi nella risoluzione numerica di equazioni alle derivate parziali di tipo ellittico

Sommario Introducendo un opportuno spazio metrico ed utilizzando il metodo delle contrazioni, si stabilisce nu criterio di convergenza per il procedimento iterativo di Jacobi, nella risoluzione di sistemi liueari ottenuti discretizzando problemi di equazioni alle derivate parziali di tipo ellittico. Si prendono, poi, in esame domini reticolari di particolare tipo e per ciascun caso si migliora il criterio di convergenza Si riportano, infine, tabelle utili per una pratica applicazione dei criteri.

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By making reconrse to the central fixed point theorem of the functional analysis a criterion is found for the convergence of the Jacobi iterative method to solve linear sistems. A series of cases is given, where the criterion is improved. Tables for a practical application of the criteria are given.

     

Sulla soluzione numerica di sistemi di equazioni differenziali lineari con condizioni al contorno

Sommrio Vengono presentati due metodi di calcolo per la soluzione numerica di sistemi di equazioni differenziali lineari con condizioni al contorno. Tali metodi, adottando opportuni sviluppi in serie di potenze consentono la determinazione delle componenti incognite del vettore-C delle condizioni iniziali con una maggiore precisione, ed una notevole riduzione del tempo di calcolo rispetto al procedimento classico che fa uso di metodi di integrazione numerica passo-passo. Tali vantaggi vengono messi in evidenza in un esempio di calcolo in cui si confrontano i risultati ottenuti con i diversi metodi di soluzione.

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Two numerical methods for the solution of a linear differential system with boundary conditions are presented. These methods, through suitable developments in power series, make it possible to determine the unknown components of the vector of the initial conditions with greater accuracy and considerable reduction in calculation time compared with the classical methods using step by step numerical integration. Such calculation techniques are, furthemore, particulary useful where an analysis is required of the behaviour of the solution where the coefficient matrix or the vector of forcing function are varied. These advantages are brought out in an example in which the results obtained by the various methods are compared.

     

Formule ottimali di integrazione numerica del tipo predittore-correttore

Riassunto In questo lavoro si prende in considerazione la definizione di stabilità per le formule di integrazione approssimata a passo multiplo, per la quale è stata adottata da Wilf e da altri autori la denominazione distabilità assoluta e si dà una analoga definizione per le formule del tipo a coppie predittore-correttore. Inoltre, facendo uso di un criterio di stabilità applicato da Wilf per la ricerca di formule ottimali del tipo correttore, si indica un procedimento per la determinazione di comppie ottimali predittore-correttore che, nella pratica del calcolo, sono preferite all'uso iterato di un solo correttore.

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Wilf's definition of absolute stability for corrector methods in the numerical integration of differential equations is modified to apply to couples of predictor-corrector formulae. An optimal predictor-corrector formula is indicated.

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Gli esperimenti numerici e la rappresentazione grafica dei risultati sono stati eseguiti in collaborazione con la dottoressa L. Manacorda Galletti che qui colgo l'occasione di ringraziare. La ricerca si è svolta nell'ambito del gruppo di ricerca n. 22 del Comitato per la Matematica del C. N. R.     

Su una classe di formule espliciteA-stabili per l'integrazione numerica di equazioni differenziali ordinarie

Sommario Si dimostra che ogni formula lineare ak passiA-stabile definisce un metodo esplicito, in una particolare classe di metodi lineari ak passiA-stabili e a coefficienti variabili. A questa classe di metodi viene estesa la teoria della stabilità e convergenza dei metodi tradizionali a coefficienti costanti. Si applicano i risultati per ricavare alcune formule espliciteA-stabili che, impiegate insieme a opportuni correttori, danno luogo a metodi di predizione e correzioneA-stabili.

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EachA-stable lineark-step method is shown to define an explicit one in a class ofA-stable lineark-step, with variable coefficients, methods. For this class of methods an outline of stability and convergence theory is given. Application is made in derivingA-stable explicit formulae, which are useful to performA-stable predictor-corrector methods.

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Lavoro esegnito con contributo del C.N.R. nell'ambito del Gruppo Nazionale per l'Analisi Funzionale e le sue Applicazioni.     

Diramazioni di soluzioni di equazioni differenziali ordinarie non lineari

Sommario In questa nota vengono studiate proprietà delle soluzioni non banaliw(x) (0≤x≤1) del problema non linearew″+λw=g(w) w′ ²,w(0)=w(1)=0, dove λ è reale eg(w) è intera; sono studiati in dettaglio alcuni casi corrispondenti a scelte particolari dig.

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Properties are obtained of the non trrivial solutionsw (x) (0≤x≤1) of the non linear boundary problemw″+λw=g(w)w′ ²,w(0)=w(1)=0, where λ is real andg(w) is entire. Some special cases (corresponding to special choices ofg) are studied in detail.

     

Sulla convergenza di procedimenti iterativi per la risoluzione di sistemi di equazioni lineari inerenti al primo problema al contorno per equazioni di tipo ellittico

Sommario Si studiano le condizioni di convergenza di procedimenti iterativi per la risoluzione di sistemi di equazioni lineari che hanno origine dalla discretizzazione di problemi al contorno per equazioni alle derivate parziali lineari di tipo ellittico.

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In this paper there are examined some convergence criteria of iterative processes arising from the discretization of the boundary value problems for linear elliptic equations. A numerical example is also given.

     

Metodi Multistep con accelerazione per la risoluzione numerica dei sistemi di equazioni differenziali ordinarie

In this paper a procedure for the acceleration of the convergence is given. It allows the doubling of the order of the multistep methods for the numerical solution of the systems of ordinary differential equations: $$Y' = F(x,Y); Y_0 = Y(x_0 ) \begin{array}{*{20}c} x \\ {x_0 } \\ \end{array} \in [a,b]$$ whereY andF(x,Y) aret-vectors.     

Stabilità massimale nei metodi di integrazione numerica del tipo predittore-correttore

Riassunto Si descrive un procedimento per la determinazione di formule massimamente stabili ak passi, del tipo a coppia predittore-correttore, per l'integrazione numerica di equazioni differenziali ordinarie. La stabilità massimale è intesa nel senso definito da Wilf. Come esempi sono stati eseguiti i calcoli relativi ai casik=1, 2, 3.

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A procedure is described, for finding maximally-stablek-step predictor-corrector methods, for the numerical integration of ordinary differential equations. The maximal-stability is to be understood as defined by Wilf. Calculations are fully developped for the casesk=1, 2, 3.

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Lavoro svolto nell'ambito del gruppo di ricerca n. 22 del Comitato per la Matematica del C. N. R.     

A row-type method for stiff differential equations un metodo tipo row per equazioni differenziali stiff

A third order type method with small truncation error and stepsize control is constructed. The computational efficiency is tested on some examples. Dedicato alla memoria del Professor Wolf Gross.     

Soluzione delle equazioni della cinetica di un reattore nucleare per mezzo di approssimazioni successive di tipo monotono

The solution of the one-energy group space-independent reactor kinetics equations is obtained in the form of the limit of two monotone bounded sequences of functions {N _j ^?} and {N _j ⁺}, non decreasing and non increasing respectively, defined as $$\begin{gathered} N_{j + 1}^ - = T_1 N_j^ + + T_2 N_j^ - + f \hfill \\ N_{j + 1}^ + = T_1 N_j^ - + T_2 N_j^ + + f \hfill \\ \end{gathered} $$ whereT ₁ andT ₂ are monotone-type operators, precisely antitone and isotone. In this work a procedure for obtaining the two initial elements,N ₀ ^? andN ₀ ⁺, satisfying the required properties to assure the convergence of the two sequences {N _j ^?} and {N _j ⁺}, is described; moreover, it is proved that the two sequences converge uniformely to the same limit. In addition, some numerical results are presented.     

Metodi ad un passo fortemente stabili per equazioni integrali di Volterra di seconda specie di tipo stiff

In this paper we propose some implicit methods for stiff Volterra integral equations of second kind. The methods are constructed on the integro-differential equation obtained by differentiation of the Volterra equation. The numerical schemes are derived using a class of A-stable and L-stable methods for ordinary differential equations (proposed by Liniger and Willoughby in [3]) associated with the Gregory quadrature formula. Related to the test equation: $$y(t) = 1 + \int_0^t {[\lambda + \mu (t - s)] y(s)ds \lambda , \mu< 0} $$ we give the definition ofA-stability and ?-stability for the proposed numerical methods how natural extension of the A-stability and L-stability for the schemes for solving ordinary differential equations. We show how we have to choose the parameters of the methods in order to obtainA-stability and ?-stability schemes. Because of these properties the proposed schemes are particularly advantageous in the case of stiff Volterra integral equations.     

Un metodo di approssimazione bilaterale per equazioni differenziali ordinarie

In this paper we describe a method, based on predictor-corrector formulas, for the bilateral approximation of the solution of special initial value problems for ordinary differential equations. For given predictor-corrector formulas, conditions are stated in order to obtain, at any mesh-point, an interval containing the exact solution. The amplitude of the interval gives an error estimate according to the order of the method. Some numerical examples are considered and relevant results are displayed.      

Un procedimento iterativo per la risoluzione dei sistemi di equazioni

An iterative process to solve systems of equations is examined. This process generalizes the «plurirelaxation» method examined in a previous paper. Also a convergence criterium is given. Some particular cases are considered. The results of some calculations are reported.