954 resultados para Wiener-Hopf equations.


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We study the existence of nonnegative solutions of elliptic equations involving concave and critical Sobolev nonlinearities. Applying various variational principles we obtain the existence of at least two nonnegative solutions.

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We study difference equations which arise as discrete approximations to two-point boundary value problems for systems of second-order ordinary differential equations. We formulate conditions which guarantee a priori bounds on first differences of solutions to the discretized problem. We establish existence results for solutions to the discretized boundary value problems subject to nonlinear boundary conditions. We apply our results to show that solutions to the discrete problem converge to solutions of the continuous problem in an aggregate sense. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

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We study the continuous problem y"=f(x,y,y'), xc[0,1], 0=G((y(0),y(1)),(y'(0), y'(1))), and its discrete approximation (y(k+1)-2y(k)+y(k-1))/h(2) =f(t(k), y(k), v(k)), k = 1,..., n-1, 0 = G((y(0), y(n)), (v(1), v(n))), where f and G = (g(0), g(1)) are continuous and fully nonlinear, h = 1/n, v(k) = (y(k) - y(k-1))/h, for k =1,..., n, and t(k) = kh, for k = 0,...,n. We assume there exist strict lower and strict upper solutions and impose additional conditions on f and G which are known to yield a priori bounds on, and to guarantee the existence of solutions of the continuous problem. We show that the discrete approximation also has solutions which approximate solutions of the continuous problem and converge to the solution of the continuous problem when it is unique, as the grid size goes to 0. Homotopy methods can be used to compute the solution of the discrete approximation. Our results were motivated by those of Gaines.

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Supersymmetric t-J Gaudin models with open boundary conditions are investigated by means of the algebraic Bethe ansatz method. Off-shell Bethe ansatz equations of the boundary Gaudin systems are derived, and used to construct and solve the KZ equations associated with sl (2\1)((1)) superalgebra.

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In this paper we construct predictor-corrector (PC) methods based on the trivial predictor and stochastic implicit Runge-Kutta (RK) correctors for solving stochastic differential equations. Using the colored rooted tree theory and stochastic B-series, the order condition theorem is derived for constructing stochastic RK methods based on PC implementations. We also present detailed order conditions of the PC methods using stochastic implicit RK correctors with strong global order 1.0 and 1.5. A two-stage implicit RK method with strong global order 1.0 and a four-stage implicit RK method with strong global order 1.5 used as the correctors are constructed in this paper. The mean-square stability properties and numerical results of the PC methods based on these two implicit RK correctors are reported.

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Stochastic differential equations (SDEs) arise from physical systems where the parameters describing the system can only be estimated or are subject to noise. Much work has been done recently on developing higher order Runge-Kutta methods for solving SDEs numerically. Fixed stepsize implementations of numerical methods have limitations when, for example, the SDE being solved is stiff as this forces the stepsize to be very small. This paper presents a completely general variable stepsize implementation of an embedded Runge Kutta pair for solving SDEs numerically; in this implementation, there is no restriction on the value used for the stepsize, and it is demonstrated that the integration remains on the correct Brownian path.

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Difference equations which discretely approximate boundary value problems for second-order ordinary differential equations are analysed. It is well known that the existence of solutions to the continuous problem does not necessarily imply existence of solutions to the discrete problem and, even if solutions to the discrete problem are guaranteed, they may be unrelated and inapplicable to the continuous problem. Analogues to theorems for the continuous problem regarding a priori bounds and existence of solutions are formulated for the discrete problem. Solutions to the discrete problem are shown to converge to solutions of the continuous problem in an aggregate sense. An example which arises in the study of the finite deflections of an elastic string under a transverse load is investigated. The earlier results are applied to show the existence of a solution; the sufficient estimates on the step size are presented. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

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There are several competing methods commonly used to solve energy grained master equations describing gas-phase reactive systems. When it comes to selecting an appropriate method for any particular problem, there is little guidance in the literature. In this paper we directly compare several variants of spectral and numerical integration methods from the point of view of computer time required to calculate the solution and the range of temperature and pressure conditions under which the methods are successful. The test case used in the comparison is an important reaction in combustion chemistry and incorporates reversible and irreversible bimolecular reaction steps as well as isomerizations between multiple unimolecular species. While the numerical integration of the ODE with a stiff ODE integrator is not the fastest method overall, it is the fastest method applicable to all conditions.

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For dynamic simulations to be credible, verification of the computer code must be an integral part of the modelling process. This two-part paper describes a novel approach to verification through program testing and debugging. In Part 1, a methodology is presented for detecting and isolating coding errors using back-to-back testing. Residuals are generated by comparing the output of two independent implementations, in response to identical inputs. The key feature of the methodology is that a specially modified observer is created using one of the implementations, so as to impose an error-dependent structure on these residuals. Each error can be associated with a fixed and known subspace, permitting errors to be isolated to specific equations in the code. It is shown that the geometric properties extend to multiple errors in either one of the two implementations. Copyright (C) 2003 John Wiley Sons, Ltd.

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In Part 1 of this paper a methodology for back-to-back testing of simulation software was described. Residuals with error-dependent geometric properties were generated. A set of potential coding errors was enumerated, along with a corresponding set of feature matrices, which describe the geometric properties imposed on the residuals by each of the errors. In this part of the paper, an algorithm is developed to isolate the coding errors present by analysing the residuals. A set of errors is isolated when the subspace spanned by their combined feature matrices corresponds to that of the residuals. Individual feature matrices are compared to the residuals and classified as 'definite', 'possible' or 'impossible'. The status of 'possible' errors is resolved using a dynamic subset testing algorithm. To demonstrate and validate the testing methodology presented in Part 1 and the isolation algorithm presented in Part 2, a case study is presented using a model for biological wastewater treatment. Both single and simultaneous errors that are deliberately introduced into the simulation code are correctly detected and isolated. Copyright (C) 2003 John Wiley Sons, Ltd.

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A new wavelet-based adaptive framework for solving population balance equations (PBEs) is proposed in this work. The technique is general, powerful and efficient without the need for prior assumptions about the characteristics of the processes. Because there are steeply varying number densities across a size range, a new strategy is developed to select the optimal order of resolution and the collocation points based on an interpolating wavelet transform (IWT). The proposed technique has been tested for size-independent agglomeration, agglomeration with a linear summation kernel and agglomeration with a nonlinear kernel. In all cases, the predicted and analytical particle size distributions (PSDs) are in excellent agreement. Further work on the solution of the general population balance equations with nucleation, growth and agglomeration and the solution of steady-state population balance equations will be presented in this framework. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

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Neste trabalho estuda-se a geração de trajectórias em tempo real de um robô quadrúpede. As trajectórias podem dividir-se em duas componentes: rítmica e discreta. A componente rítmica das trajectórias é modelada por uma rede de oito osciladores acoplados, com simetria 4 2 Z  Z . Cada oscilador é modelado matematicamente por um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias. A referida rede foi proposta por Golubitsky, Stewart, Buono e Collins (1999, 2000), para gerar os passos locomotores de animais quadrúpedes. O trabalho constitui a primeira aplicação desta rede à geração de trajectórias de robôs quadrúpedes. A derivação deste modelo baseia-se na biologia, onde se crê que Geradores Centrais de Padrões de locomoção (CPGs), constituídos por redes neuronais, geram os ritmos associados aos passos locomotores dos animais. O modelo proposto gera soluções periódicas identificadas com os padrões locomotores quadrúpedes, como o andar, o saltar, o galopar, entre outros. A componente discreta das trajectórias dos robôs usa-se para ajustar a parte rítmica das trajectórias. Este tipo de abordagem é útil no controlo da locomoção em terrenos irregulares, em locomoção guiada (por exemplo, mover as pernas enquanto desempenha tarefas discretas para colocar as pernas em localizações específicas) e em percussão. Simulou-se numericamente o modelo de CPG usando o oscilador de Hopf para modelar a parte rítmica do movimento e um modelo inspirado no modelo VITE para modelar a parte discreta do movimento. Variou-se o parâmetro g e mediram-se a amplitude e a frequência das soluções periódicas identificadas com o passo locomotor quadrúpede Trot, para variação deste parâmetro. A parte discreta foi inserida na parte rítmica de duas formas distintas: (a) como um offset, (b) somada às equações que geram a parte rítmica. Os resultados obtidos para o caso (a), revelam que a amplitude e a frequência se mantêm constantes em função de g. Os resultados obtidos para o caso (b) revelam que a amplitude e a frequência aumentam até um determinado valor de g e depois diminuem à medida que o g aumenta, numa curva quase sinusoidal. A variação da amplitude das soluções periódicas traduz-se numa variação directamente proporcional na extensão do movimento do robô. A velocidade da locomoção do robô varia com a frequência das soluções periódicas, que são identificadas com passos locomotores quadrúpedes.

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A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.