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Reduced Basis Methods For Partial Differential Equations

Author: Alfio Quarteroni
Publisher: Springer
ISBN: 3319154311
Size: 54.27 MB
Format: PDF, ePub
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This book provides a basic introduction to reduced basis (RB) methods for problems involving the repeated solution of partial differential equations (PDEs) arising from engineering and applied sciences, such as PDEs depending on several parameters and PDE-constrained optimization. The book presents a general mathematical formulation of RB methods, analyzes their fundamental theoretical properties, discusses the related algorithmic and implementation aspects, and highlights their built-in algebraic and geometric structures. More specifically, the authors discuss alternative strategies for constructing accurate RB spaces using greedy algorithms and proper orthogonal decomposition techniques, investigate their approximation properties and analyze offline-online decomposition strategies aimed at the reduction of computational complexity. Furthermore, they carry out both a priori and a posteriori error analysis. The whole mathematical presentation is made more stimulating by the use of representative examples of applicative interest in the context of both linear and nonlinear PDEs. Moreover, the inclusion of many pseudocodes allows the reader to easily implement the algorithms illustrated throughout the text. The book will be ideal for upper undergraduate students and, more generally, people interested in scientific computing. All these pseudocodes are in fact implemented in a MATLAB package that is freely available at https://github.com/redbkit

Model Reduction Of Parametrized Systems

Author: Peter Benner
Publisher: Springer
ISBN: 3319587862
Size: 19.66 MB
Format: PDF, ePub, Docs
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The special volume offers a global guide to new concepts and approaches concerning the following topics: reduced basis methods, proper orthogonal decomposition, proper generalized decomposition, approximation theory related to model reduction, learning theory and compressed sensing, stochastic and high-dimensional problems, system-theoretic methods, nonlinear model reduction, reduction of coupled problems/multiphysics, optimization and optimal control, state estimation and control, reduced order models and domain decomposition methods, Krylov-subspace and interpolatory methods, and applications to real industrial and complex problems. The book represents the state of the art in the development of reduced order methods. It contains contributions from internationally respected experts, guaranteeing a wide range of expertise and topics. Further, it reflects an important effor t, carried out over the last 12 years, to build a growing research community in this field. Though not a textbook, some of the chapters can be used as reference materials or lecture notes for classes and tutorials (doctoral schools, master classes).

Contributions To Partial Differential Equations And Applications

Author: Boris Nikolaevich Chetverushkin
Publisher: Springer
ISBN: 3319783254
Size: 60.76 MB
Format: PDF, ePub
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This book treats Modelling of CFD problems, Numerical tools for PDE, and Scientific Computing and Systems of ODE for Epidemiology, topics that are closely related to the scientific activities and interests of Prof. William Fitzgibbon, Prof. Yuri Kuznetsov, and Prof. O. Pironneau, whose outstanding achievements are recognised in this volume. It contains 20 contributions from leading scientists in applied mathematics dealing with partial differential equations and their applications to engineering, ab-initio chemistry and life sciences. It includes the mathematical and numerical contributions to PDE for applications presented at the ECCOMAS thematic conference "Contributions to PDE for Applications" held at Laboratoire Jacques Louis Lions in Paris, France, August 31- September 1, 2015, and at the Department of Mathematics, University of Houston, Texas, USA, February 26-27, 2016. This event brought together specialists from universities and research institutions who are developing or applying numerical PDE or ODE methods with an emphasis on industrial and societal applications. This volume is of interest to researchers and practitioners as well as advanced students or engineers in applied and computational mathematics. All contributions are written at an advanced scientific level with no effort made by the editors to make this volume self-contained. It is assumed that the reader is a specialist already who knows the basis of this field of research and has the capability of understanding and appreciating the latest developments in this field.

Numerical Models For Differential Problems

Author: Alfio Quarteroni
Publisher: Springer
ISBN: 3319493167
Size: 53.63 MB
Format: PDF, Mobi
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In this text, we introduce the basic concepts for the numerical modeling of partial differential equations. We consider the classical elliptic, parabolic and hyperbolic linear equations, but also the diffusion, transport, and Navier-Stokes equations, as well as equations representing conservation laws, saddle-point problems and optimal control problems. Furthermore, we provide numerous physical examples which underline such equations. We then analyze numerical solution methods based on finite elements, finite differences, finite volumes, spectral methods and domain decomposition methods, and reduced basis methods. In particular, we discuss the algorithmic and computer implementation aspects and provide a number of easy-to-use programs. The text does not require any previous advanced mathematical knowledge of partial differential equations: the absolutely essential concepts are reported in a preliminary chapter. It is therefore suitable for students of bachelor and master courses in scientific disciplines, and recommendable to those researchers in the academic and extra-academic domain who want to approach this interesting branch of applied mathematics.

Numerical Mathematics And Advanced Applications Enumath 2015

Author: Bülent Karasözen
Publisher: Springer
ISBN: 3319399292
Size: 28.99 MB
Format: PDF, ePub
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The European Conference on Numerical Mathematics and Advanced Applications (ENUMATH), held every 2 years, provides a forum for discussing recent advances in and aspects of numerical mathematics and scientific and industrial applications. The previous ENUMATH meetings took place in Paris (1995), Heidelberg (1997), Jyvaskyla (1999), Ischia (2001), Prague (2003), Santiago de Compostela (2005), Graz (2007), Uppsala (2009), Leicester (2011) and Lausanne (2013). This book presents a selection of invited and contributed lectures from the ENUMATH 2015 conference, which was organised by the Institute of Applied Mathematics (IAM), Middle East Technical University, Ankara, Turkey, from September 14 to 18, 2015. It offers an overview of central recent developments in numerical analysis, computational mathematics, and applications in the form of contributions by leading experts in the field.

Wissenschaftliches Rechnen Mit Matlab

Author: Alfio Quarteroni
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 3540293078
Size: 33.61 MB
Format: PDF, Docs
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Aus den Rezensionen der englischen Auflage: Dieses Lehrbuch ist eine Einführung in das Wissenschaftliche Rechnen und diskutiert Algorithmen und deren mathematischen Hintergrund. Angesprochen werden im Detail nichtlineare Gleichungen, Approximationsverfahren, numerische Integration und Differentiation, numerische Lineare Algebra, gewöhnliche Differentialgleichungen und Randwertprobleme. Zu den einzelnen Themen werden viele Beispiele und Übungsaufgaben sowie deren Lösung präsentiert, die durchweg in MATLAB formuliert sind. Der Leser findet daher nicht nur die graue Theorie sondern auch deren Umsetzung in numerischen, in MATLAB formulierten Code. MATLAB select 2003, Issue 2, p. 50. [Die Autoren] haben ein ausgezeichnetes Werk vorgelegt, das MATLAB vorstellt und eine sehr nützliche Sammlung von MATLAB Funktionen für die Lösung fortgeschrittener mathematischer und naturwissenschaftlicher Probleme bietet. [...] Die Präsentation des Stoffs ist durchgängig gut und leicht verständlich und beinhaltet Lösungen für die Übungen am Ende jedes Kapitels. Als exzellenter Neuzugang für Universitätsbibliotheken- und Buchhandlungen wird dieses Buch sowohl beim Selbststudium als auch als Ergänzung zu anderen MATLAB-basierten Büchern von großem Nutzen sein. Alles in allem: Sehr empfehlenswert. Für Studenten im Erstsemester wie für Experten gleichermassen. S.T. Karris, University of California, Berkeley, Choice 2003.

Partielle Differentialgleichungen Der Geometrie Und Der Physik 2

Author: Friedrich Sauvigny
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 3540275401
Size: 77.51 MB
Format: PDF, ePub, Docs
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Das zweibändige Lehrbuch behandelt das Gebiet der partiellen Differentialgleichungen umfassend und anschaulich. Der Autor stellt in Band 2 funktionalanalytische Lösungsmethoden vor und erläutert u. a. die Lösbarkeit von Operatorgleichungen im Banachraum, lineare Operatoren im Hilbertraum und Spektraltheorie, die Schaudersche Theorie linearer elliptischer Differentialgleichungen sowie schwache Lösungen elliptischer Differentialgleichungen.

Datenanalyse Mit Python

Author: Wes McKinney
Publisher: O'Reilly
ISBN: 3960102143
Size: 22.46 MB
Format: PDF, ePub
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Erfahren Sie alles über das Manipulieren, Bereinigen, Verarbeiten und Aufbereiten von Datensätzen mit Python: Aktualisiert auf Python 3.6, zeigt Ihnen dieses konsequent praxisbezogene Buch anhand konkreter Fallbeispiele, wie Sie eine Vielzahl von typischen Datenanalyse-Problemen effektiv lösen. Gleichzeitig lernen Sie die neuesten Versionen von pandas, NumPy, IPython und Jupyter kennen.Geschrieben von Wes McKinney, dem Begründer des pandas-Projekts, bietet Datenanalyse mit Python einen praktischen Einstieg in die Data-Science-Tools von Python. Das Buch eignet sich sowohl für Datenanalysten, für die Python Neuland ist, als auch für Python-Programmierer, die sich in Data Science und Scientific Computing einarbeiten wollen. Daten und zugehöriges Material des Buchs sind auf GitHub verfügbar.Aus dem Inhalt:Nutzen Sie die IPython-Shell und Jupyter Notebook für das explorative ComputingLernen Sie Grundfunktionen und fortgeschrittene Features von NumPy kennenSetzen Sie die Datenanalyse-Tools der pandasBibliothek einVerwenden Sie flexible Werkzeuge zum Laden, Bereinigen, Transformieren, Zusammenführen und Umformen von DatenErstellen Sie interformative Visualisierungen mit matplotlibWenden Sie die GroupBy-Mechanismen von pandas an, um Datensätzen zurechtzuschneiden, umzugestalten und zusammenzufassenAnalysieren und manipulieren Sie verschiedenste Zeitreihen-DatenFür diese aktualisierte 2. Auflage wurde der gesamte Code an Python 3.6 und die neuesten Versionen der pandas-Bibliothek angepasst. Neu in dieser Auflage: Informationen zu fortgeschrittenen pandas-Tools sowie eine kurze Einführung in statsmodels und scikit-learn.

Numerische Behandlung Partieller Differentialgleichungen

Author: Christian Großmann
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783519220893
Size: 14.86 MB
Format: PDF
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Mathematiker, Naturwissenschaftler und Ingenieure erhalten mit diesem Lehrbuch eine Einführung in die numerische Behandlung partieller Differentialgleichungen. Diskutiert werden die grundlegenden Verfahren - Finite Differenzen, Finite Volumen und Finite Elemente - für die wesentlichen Typen partieller Differentialgleichungen: elliptische, parabolische und hyperbolische Gleichungen. Einbezogen werden auch moderne Methoden zur Lösung der diskreten Probleme. Hinweise auf aktuelle Software sowie zahlreiche Beispiele und Übungsaufgaben runden diese Einführung ab.