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研究生: 梁寶丹
論文名稱: 非線性兩點邊界值常微分方程解路徑之分歧與延拓
指導教授: 簡國清博士
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱:
論文出版年: 2005
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 68
中文關鍵詞: 割線預測法牛頓迭代法虛擬弧長延拓法隱函數定理分歧點解分支
外文關鍵詞: Secant-predicto, Newton’s interative method, pseudo-arclength continuation method, Implicit function theorem, Bifurcation point, Solution branches
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  • 中文摘要
    本論文中,首先,我們利用簡單特徵值的概念,用Crandall andRabinowitz定理找出數學模型之解路徑的可能分歧點;其次, 利用解分支方向、割線預測法、牛頓迭代法以及虛擬弧長延拓法等數值方法,配合隱函數定理對非線性彈性杵彎曲及兩點邊界值常微分方程,討論其解路徑之延拓與分歧。並針對兩個數學模型, 求得含有分歧點及轉彎點的解路徑與解分支圖, 有助我們進一步瞭解非線性分歧問題的定性變化。


    Abstract
    In this thesis, we use the bifurcation at a simple eigenvalue to compute the possible bifurcation points of two nonlinear two-point boundary valued ordinary differential equations, and then use the implicit function theorem, the direction of solution branches, secant predictor method, Newton’s iterative method, and pseudo–arclength continuation method to figure out the solution paths of the buckling of an elastic rod and the other model. We get solution branches of the models, and find a lot of bifurcation points and turning points which help us to understand the qualitative analysis in the nonlinear bifurcation problems

    目 錄 第一章 緒論 -----------------------------------1 第二章 分歧理論與虛擬弧長延拓法 ------------------4 2.1 分歧問題----------------------------------4 2.2 隱函數定理與分歧理論----------------------7 2.3 局部延拓法--------------------------------8 2.4 虛擬弧長延拓法----------------------------12 2.5 分歧點與簡單特徵值------------------------14 第三章 邊界值常微分方程的數值解法 17 3.1 分歧點的求法 -----------------------------17 3.2 選取過分歧點的解分支延拓方向 -------------19 3.3 解分支的延拓------------------------------25 3.4 演算法------------------------------------29 第四章 數值實驗 34 4.1 實驗(4.1)-------------------------------36 4.2 實驗(4.2)-------------------------------50 第五章 結論 64 參考文獻 65 圖 目 次 圖4.1:方程(4.3)在p = +1,分歧點為r = 1至r = 36的所有解路徑綜合圖 44 圖4.2:方程(4.3)在分歧點(0,1),取方向p = +1,s12的解路徑圖 45 圖4.3:方程(4.3)在分歧點(0,1),取方向p = +1,s11的解路徑圖 45 圖4.4:方程(4.3)在分歧點(0,1),取方向p = +1,s21的解路徑圖 46 圖4.5:方程(4.3)在分歧點(0,1),取方向p = +1,s12、s11及s21的解路徑圖 46 圖4.6:方程(4.3)在分歧點(0,4),取方向p = +1,s11的解路徑圖 47 圖4.7:方程(4.3)在分歧點(0,4),取方向p = +1,s12的解路徑圖 47 圖4.8:方程(4.3)在分歧點(0,4),取方向p = +1,s11及s12的解路徑圖 48 圖4.9:方程(4.3)在分歧點(0,9), 取方向p = +1,s12的解路徑圖 48 圖4.10:方程(4.3)在分歧點(0,9), 取方向p = +1,s11的解路徑圖49 圖4.11:方程(4.3)在分歧點(0,9),取方向p = +1,s12及s11的解路徑圖 49 圖4.12:方程(4.3)在分歧點(0,16),取方向p = +1,s11的解硌徑圖 50 圖4.13:方程(4.3)在分歧點(0,16),取方向p = +1,s12的解硌徑圖 50 圖4.14:方程(4.3)在分歧點(0,16),取方向p = +1,s11及s12的解路徑圖 51 圖4.15:方程(4.3)在分歧點(0,25),取方向p = +1,s11的解路徑圖 51 圖4.16:方程(4.3)在分歧點(0,25),取方向p = +1,s12的解路徑圖 52 圖4.17:方程(4.3)在分歧點(0,25),取方向p = +1,s11及s12的解路徑圖 52 圖4.18:方程(4.3)在分歧點(0,36),取方向p = +1,s11的解路徑圖 53 圖4.19:方程(4.3)在分歧點(0,36),取方向p = +1,s12的解路徑圖 53 圖4.20:方程(4.3)在分歧點(0,36), 取方向p = +1,s11及s12的解路徑圖 54 圖4.21:方程(4.4) 在p = +1,分歧點為r = 1至r = 36的所有解路徑綜合圖 58 圖4.22:方程(4.4))在分歧點(0,1),取方向p = +1,s11的解路徑圖 59 圖4.23:方程(4.4) 在分歧點(0,1),取方向p = +1,s12的解路徑圖 59 圖4.24:方程(4.4) 在分歧點(0,1),取方向p = +1,s11及s12的解路徑圖 60 圖4.25:方程(4.4) 在分歧點(0,4),取方向p = +1,s11的解路徑圖 60 圖4.26:方程(4.4) 在分歧點(0,4),取方向p = +1,s12的解路徑圖 61 圖4.27:方程(4.4) 在分歧點(0,4),取方向p = +1,s22的解路徑圖- 61 圖4.28:方程(4.4) 在分歧點(0,4),取方向p = +1,s11、s12及s22的解路徑圖 62 圖4.29:方程(4.4) 在分歧點(0,9),取方向p = +1,s11的解路徑圖 62 圖4.30:方程(4.4) 在分歧點(0,9),取方向p = +1,s12的解路徑圖 63 圖4.31:方程(4.4) 在分歧點(0,9),取方向p = +1,s11及s12的解路徑圖 63 圖4.32:方程(4.4) 在分歧點(0,16),取方向p = +1,s11的解硌徑圖 64 圖4.33:方程(4.4) 在分歧點(0,16),取方向p = +1,s12的解硌徑圖 64 圖4.34:方程(4.4) 在分歧點(0,16),取方向p = +1,s11及s12的解路徑圖 65 圖4.35:方程(4.4)在分歧點(0,25),取方向p = +1,s11的解路徑圖 65 圖4.36:方程(4.4) 在分歧點(0,25),取方向p = +1,s12的解路徑圖 66 圖4.37:方程(4.4) 在分歧點(0,25),取方向p = +1,s11及s12的解路徑圖 66 圖4.38:方程(4.4) 在分歧點(0,36),取方向p = +1,s11的解路徑圖 67 圖4.39:方程(4.4) 在分歧點(0,36),取方向p = +1,s12的解路徑圖 67 圖4.40:方程(4.4) 在分歧點(0,36), 取方向p = +1,s11及s12的解路徑圖 68 表 目 錄 表4.1:方程(4.3)的分歧點與解分支 43 表4.2:方程(4.4)的分歧點與解分支 57

    參考文獻
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