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等化通量残差认证:用于验证非线性椭圆边值问题的存在性与输出

数值分析 2026-02-03 v1 数值分析

摘要

我们提出了一种后处理认证工作流程,用于非线性椭圆边值问题,将标准有限元计算升级为严格的存在性和输出证书。对于给定的近似离散状态,我们通过基于三个已认证组成件的牛顿-庞托鲁夫论证,在可计算的邻域内验证弱解的存在性和局部唯一性:(1) 保证的对称范数残差界,(2) 线性化算子稳定常数的可计算下界,(3) 导数在验证球上的 Lipschitz 界。通过等化通量重构获得残差界,利用非协调格式与混合格式之间的显式关系,生成 H(div)H(\mathrm{div})-符合要求的通量,无需局部混合求解。稳定性组成件源自线性化的可计算 coercivity 下界。通过简单的bracketing-二分搜索选择可接受的验证半径,依据仿射 Lipschitz 模型合理化。一旦验证球被认证,我们推导了对兴趣量的保证包围,使用可计算变分界;仿照目标导向误差估计的方法,对偶校正紧密这些区间,同时保持完整的严谨性。针对半线性扩散-反应模型的数值实验显示,证书具有informative性质,且对偶增强显著减少包围宽度。

关键词

引用

@article{arxiv.2602.01636,
  title  = {Equilibrated-flux residual certification for verified existence and outputs},
  author = {Hiroki Ishizaka},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.01636},
  year   = {2026}
}