กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

วิธีคอมพลีเมนต์ของชูร์

ใน การวิเคราะห์เชิงตัวเลข วิธี คอมพลีเมนต์ ของ Schur ซึ่งตั้งชื่อตาม Issai Schur เป็นวิธีพื้นฐานและเป็นวิธีแรกสุดของ การแบ่งโดเมน ที่ไม่ทับซ้อนกัน หรือที่เรียกว่า...

วิธีคอมพลีเมนต์ของชูร์

ในการวิเคราะห์เชิงตัวเลขวิธี คอมพลีเมนต์ ของSchurซึ่งตั้งชื่อตามIssai Schurเป็นวิธีพื้นฐานและเป็นวิธีแรกสุดของการแบ่งโดเมน ที่ไม่ทับซ้อนกัน หรือที่เรียกว่าการแบ่งโครงสร้างย่อยแบบวนซ้ำ ปัญหาไฟไนต์เอ เลเมนต์จะถูกแบ่งออกเป็นโดเมนย่อยที่ไม่ทับซ้อนกัน และตัวแปรที่ไม่ทราบค่าภายในโดเมนย่อยจะถูกกำจัดออกไป ระบบคอมพลีเมนต์ของ Schur ที่เหลืออยู่เกี่ยวกับตัวแปรที่ไม่ทราบค่าที่เกี่ยวข้องกับส่วนต่อประสานของโดเมนย่อยจะถูกแก้โดย วิธีเก ร เดียนต์แบบสังยุค

วิธีการและการดำเนินการ

สมมติว่าเราต้องการแก้สมการปัวซง

บนโดเมน Ω ใดๆ เมื่อเราทำให้ปัญหานี้เป็นแบบไม่ต่อเนื่อง เราจะได้ ระบบเชิงเส้น NมิติAU = Fวิธีการของ Schur complement จะแบ่งระบบเชิงเส้นออกเป็นปัญหาย่อย ในการทำเช่นนั้น ให้แบ่ง Ω ออกเป็นสองโดเมนย่อย Ω 1 , Ω 2ซึ่งมีส่วนต่อประสานร่วมกันคือ Γ ให้U 1 , U 2และU Γเป็นระดับความเป็นอิสระที่เกี่ยวข้องกับแต่ละโดเมนย่อยและกับส่วนต่อประสาน จากนั้นเราสามารถเขียนระบบเชิงเส้นได้ดังนี้

โดยที่F 1 , F 2และF Γคือส่วนประกอบของเวกเตอร์แรงในแต่ละภูมิภาค

วิธีการคอมพลีเมนต์ของชูร์ดำเนินการโดยสังเกตว่าเราสามารถหาค่าบนอินเทอร์เฟซได้โดยการแก้ระบบที่เล็กกว่า

สำหรับค่าอินเทอร์เฟซU Γโดยที่เรากำหนดเมทริกซ์ ส่วนเติมเต็มของ Schur

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ การคำนวณปริมาณใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหา Dirichlet แบบแยกส่วน ในแต่ละโดเมนนั้น สามารถทำได้แบบขนาน ดังนั้น เราจึงไม่จำเป็นต้องจัดเก็บเมทริกซ์ Schur complement ไว้โดยตรง เพียงแค่รู้ว่าจะคูณเวกเตอร์ด้วยเมทริกซ์นั้นอย่างไรก็เพียงพอแล้ว

เมื่อเรารู้ค่าบนอินเทอร์เฟซแล้ว เราก็สามารถหาค่าภายในได้โดยใช้ความสัมพันธ์ทั้งสอง

ซึ่งทั้งสองอย่างสามารถทำควบคู่กันไปได้

การคูณเวกเตอร์ด้วยคอมพลีเมนต์ของ Schur เป็น รูปแบบ ไม่ต่อเนื่องของตัวดำเนินการ Poincaré–Steklovซึ่งเรียกอีกอย่างว่าการแมปจาก Dirichlet ไปยัง Neumann

ข้อดี

วิธีการนี้มีข้อดีสองประการ ประการแรก การกำจัดตัวแปรที่ไม่ทราบค่าภายในในโดเมนย่อย ซึ่งก็คือการแก้ปัญหาของ Dirichlet สามารถทำได้แบบขนาน ประการที่สอง การเปลี่ยนไปใช้ส่วนประกอบ Schur ช่วยลดค่าสภาพ (condition number) และทำให้จำนวนรอบการคำนวณลดลง สำหรับปัญหาอันดับสอง เช่นสมการ Laplaceหรือความยืดหยุ่นเชิงเส้นเมทริกซ์ของระบบจะมีค่าสภาพอยู่ในลำดับ 1/ โดยที่hคือขนาดขององค์ประกอบลักษณะเฉพาะ อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบ Schur มีค่าสภาพเพียงลำดับ 1/ hเท่านั้น

สำหรับการคำนวณเชิงประสิทธิภาพ วิธีคอมพลีเมนต์ของ Schur จะถูกนำมาใช้ร่วมกับการปรับสภาพเบื้องต้น อย่างน้อยที่สุดก็คือตัวปรับสภาพเบื้องต้นแบบ ทแยงมุม วิธีNeumann–Neumannและวิธี Neumann–Dirichletคือวิธีคอมพลีเมนต์ของ Schur ที่ใช้ตัวปรับสภาพเบื้องต้นชนิดต่างๆ

เมื่อใช้ฟังก์ชันที่รวดเร็ว โดยเฉพาะในคอมพิวเตอร์แบบขนานต้นทุนต่ำ วิธีการคอมพลีเมนต์ของ Schur มีประสิทธิภาพค่อนข้างดี[ 1 ]

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Schur_complement_method&oldid=1207332170 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ วิธีคอมพลีเมนต์ของชูร์

ใน การวิเคราะห์เชิงตัวเลข วิธี คอมพลีเมนต์ ของ Schur ซึ่งตั้งชื่อตาม Issai Schur เป็นวิธีพื้นฐานและเป็นวิธีแรกสุดของ การแบ่งโดเมน ที่ไม่ทับซ้อนกัน หรือที่เรียกว่า...

ข้อดี

วิธีการนี้มีข้อดีสองประการ ประการแรก การกำจัดตัวแปรที่ไม่ทราบค่าภายในในโดเมนย่อย ซึ่งก็คือการแก้ปัญหาของ Dirichlet สามารถทำได้แบบขนาน ประการที่สอง การเปลี่ยนไปใช้ส่วนประกอบ Schur ช่วยลดค่าสภาพ (condition number) และทำให้จำนวนรอบการคำนวณลดลง...