数学 > 数值分析
[提交于 2025年2月1日
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标题: 用于半线性随机偏微分方程的多指标蒙特卡洛方法
标题: The multi-index Monte Carlo method for semilinear stochastic partial differential equations
摘要: 随机偏微分方程(SPDEs)由于其低正则性和高维性,在数值求解上通常很困难。 这些挑战限制了计算机辅助研究的实际应用,并对SPDE的统计分析构成了重大障碍。 在本工作中,我们引入了一种高效的多指标蒙特卡洛方法(MIMC),旨在近似半线性抛物型SPDE的弱解的统计特性。 我们方法的关键在于证明了由指数积分器数值求解器生成的耦合解的乘法收敛性质,并将其与MIMC结合使用。 我们进一步从理论上描述了当容差趋近于零时,MIMC的渐近计算成本如何以输入精度容差为基准进行界定。 值得注意的是,我们的方法表明,对于低正则性的SPDE,MIMC相比其他可行方法表现出显著的性能提升。 在相关测试问题上,将MIMC与多级蒙特卡洛方法的性能进行比较的数值实验验证了我们的理论结果。 这些结果还表明, MIMC显著优于最先进的多级蒙特卡洛方法,从而突显了其作为解决半线性抛物型SPDE的稳健且可行工具的潜力。
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