数学 > 数值分析
[提交于 2025年7月3日
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标题: 矩,时间反演和热方程的源识别
标题: Moments, Time-Inversion and Source Identification for the Heat Equation
摘要: 我们解决热方程的初始源识别问题,这是一个显著不适定的反问题,其特征是指数不稳定性。 脱离经典的Tikhonov正则化,我们提出了一种基于热流矩分析的新方法,将问题转化为更稳定的逆矩公式。 通过将测量的终端时间矩通过其控制的ODE系统向后演化,我们恢复了初始分布的矩。 然后通过求解一个凸优化问题来重建源,该问题在这些矩约束下最小化测度的总变分。 这种公式自然促进了稀疏性,产生由Dirac测度之和组成的原子解。 与现有方法相比,我们的基于矩的方法将终端时间的指数误差增长降低为多项式增长。 我们提供了关于恢复的初始分布的显式误差估计,涉及矩阶数、终端时间和测量误差。 此外,我们开发了高效的数值离散化方案,并通过全面的数值实验展示了我们方法的显著稳定性提升。
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