有边界零点的奇异扰动问题的SDFEM的稳健性

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在本文章中,我们用SDFEM(streamline-diffusionfiniteelementmethod)来求解有边界零点(turningpoint)的一维奇异扰动问题。该奇异扰动问题在零点的O(ε1/p+1lnε)邻域内有指数形态的边界层,其中ε是扰动系数。对于标准的有限元方法来说,由于ε远远小于最大网格步长,传统的收敛估计在扰动参数ε极小的情况下将会失效。此时SDFEM不失为标准有限元方法的一种有效改进,它把良好的稳定性和高精度结合在一起。根据该问题的先验信息,我们就可以构造适当的层适应(Layer-adapted)网格来抓住边界层,其中我们主要分析Shishkin网格。Shishkin网格是分段一致的,简单地说是分别在边界层内和边界层外都是等步长的。类似于标准有限元方法的理论框架,我们首先给出相应的离散Green函数估计,然后得到相应的插值误差估计。对Shishkin网格,我们证明了SDFEM有几乎一致的二阶收敛。
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