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几类变分不等式问题的插值型无单元Galerkin方法 标题:插值型无单元Galerkin方法在几类变分不等式问题中的应用 摘要:本论文主要研究插值型无单元Galerkin方法在几类变分不等式问题中的应用。首先介绍了变分不等式问题的基本概念和数学模型,然后详细阐述了插值型无单元Galerkin方法的原理和特点。接着,针对几类常见的变分不等式问题,包括拉普拉斯方程、Poisson-Boltzmann方程和非线性曲率流问题,分别将插值型无单元Galerkin方法应用于求解,并对其数值结果进行分析和讨论。最后,总结了插值型无单元Galerkin方法在几类变分不等式问题中的优势和不足,并对未来的研究方向进行展望。 关键词:插值型无单元Galerkin方法、变分不等式问题、拉普拉斯方程、Poisson-Boltzmann方程、非线性曲率流。 1.引言 变分不等式问题是多个科学领域中常见的数学建模问题,涉及到数学物理、力学、电磁学等领域的研究。它们通常可以描述为找到一个未知函数,该函数满足某种约束条件,并使得一个特定的目标函数达到最小或最大。近年来,插值型无单元Galerkin方法逐渐成为求解这些变分不等式问题的有效工具,其优势在于可以灵活处理复杂边界条件和几何形状。 2.变分不等式问题的数学模型 首先介绍了变分不等式问题的数学模型,包括约束条件、目标函数和变分问题的基本定义。以拉普拉斯方程、Poisson-Boltzmann方程和非线性曲率流问题为例,详细说明了它们的数学模型和物理意义。 3.插值型无单元Galerkin方法的原理和特点 介绍了插值型无单元Galerkin方法的原理和基本思想,包括逐个元素内插、弱形式推导和矩阵方程求解等过程。重点描述了插值型无单元Galerkin方法相比传统有单元方法的优势,如适用于复杂几何形状、能处理非连续性问题等。 4.插值型无单元Galerkin方法在拉普拉斯方程中的应用 将插值型无单元Galerkin方法应用于求解拉普拉斯方程,并对其数值结果进行分析和讨论。通过比较与传统有单元方法的结果,验证了插值型无单元Galerkin方法的有效性和精度。 5.插值型无单元Galerkin方法在Poisson-Boltzmann方程中的应用 将插值型无单元Galerkin方法应用于求解Poisson-Boltzmann方程,并对其数值结果进行分析和讨论。通过比较与传统有单元方法的结果,验证了插值型无单元Galerkin方法的有效性和精度。 6.插值型无单元Galerkin方法在非线性曲率流问题中的应用 将插值型无单元Galerkin方法应用于求解非线性曲率流问题,并对其数值结果进行分析和讨论。通过比较与传统有单元方法的结果,验证了插值型无单元Galerkin方法的有效性和精度。 7.结果与讨论 总结了插值型无单元Galerkin方法在几类变分不等式问题中的优势和不足,讨论了其数值结果的精度和稳定性,并分析了方法的适用范围和局限性。 8.结论与展望 总结了本论文的主要研究内容和结论,展望了插值型无单元Galerkin方法在变分不等式问题研究中的未来发展方向,包括改进算法和扩展应用等方面的研究。 参考文献: [1]Cai,Z.,&Kou,J.(2015).Anewmixedmethodforellipticvariationalinequalities.Journalofcomputationalandappliedmathematics,271,71-78. [2]Chen,Z.,Shu,C.,&Wu,X.(2014).AninterpolationfunctiontoexactlysatisfyallessentialboundaryconditionsforGalerkinmesh-freemethods.InternationalJournalforNumericalMethodsinEngineering,97(3),180-193. [3]Du,Q.,Gunzburger,M.D.,&Peterson,J.S.(2004).AnalysisandapproximationoftheGinzburg-Landaumodelofsuperconductivity.SocietyforIndustrialandAppliedMathematics. [4]Quarteroni,A.,&Valli,A.(1997).Numericalapproximationofpartialdifferentialequations(Vol.23).SpringerScience&BusinessMedia. [5]Wang,R.,Lin,P.,&Wang,J.(2019).AfamilyofRadialBasisFunct