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一致有界原理在反问题中的应用

【关键字】 一致有界原理;正则化策略;第一类积分方程

【出   处】 2018年 1期

【收   录】中文学术期刊网

【作   者】陈亚文 闵涛 孙瑾

【单   位】

【摘   要】  摘要:由于第一类积分方程的不适定性,考虑用双侧差商来计算,利用一致有界原理证明了此种方法构造了一个正则化策略.  关键词: 一致有界原理;正则化策略;第一类积分方程  


  摘要:由于第一类积分方程的不适定性,考虑用双侧差商来计算,利用一致有界原理证明了此种方法构造了一个正则化策略.

  关键词: 一致有界原理;正则化策略;第一类积分方程

  一致有界原理在泛函分析中有着非常重要的地位,起着非常重要的作用.但是如何用其求解实际问题的例子可参考的资料却不多,尤其是在反问题中例子较为少见.为了更充分说明它的重要性,下面给出一致有界原理在反问题中的应用。其中借用了Tikhonov正则化策略定义给出了详细的证明过程.

  首先给出一致有界原理:

  定理1:设是巴拿赫空间,是赋范空间,是单射,,,若,满足,则.

  定理2:设是巴拿赫空间,是赋范空间,是子空间,,其中,则下列两结论是等价的:

  (i)若,,则;

  (ii)若,,则,.

  在微分方程反问题中,许多反问题的例子都归究为求解第一类积分方程:,其中,,,,其中通常是已知的,要求.而事实上我们知道第一类积分方程是不适定的.为了计算第一类积分方程,考虑用双侧差商来求解.在此要借用Tikhonov正则化策略定义,因此,下面先给出此定义:

  定义:设,是一族线性有界算子,若满足,,则称为正则化策略.

  令步长为,定义

  其中.

  证明:定义了一个正则化策略.

  为了说明定义了一个正则化策略,由正则化策略定义,只需证明在算子范数下是一致有界的,且对于光滑的,即可.

  证明:由微积分基本定理知

  这样可得

  再由柯西-许瓦兹不等式得

  由及上相同讨论,可估计得,使得,由,,显然是一致有界的.

  下面证明是收敛的.

  令,则,在上,由泰勒公式得

  ①

  ②

  ①-②得

  改变积分次序,由柯西-许瓦兹不等式得

  同理在及上由泰勒公式得

  ,,

  由的一致有界性得,.再由定义即可证得是正则化策略.

  参考文献:

  [1] A.Kirsch. An Introduction to the Mathematical Theory of Inverse Problems[M].北京:世界图书出版公司北京公司,1999.25,228.

  [2] 李功尘,马逸尘.应用正则化子建立求解不适定问题的正则化方法的探讨[J],数学进展,2000,29(6):531-541.

  [3]陈亚文. 抛物型方程反问题的遗传算法[D].西安理工大学,2003.

  [4] 陈亚文,闵涛,王万斌。数值计算中一类病态不适定问题的求解方法[J].纺织高校基础科学学报,2003,16(1):10-13.

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