The correct formulation of the physical problem and the poorly conditioned matrix

Authors

  • Voloboev V.P. https://orcid.org/0000-0001-5183-9090 , Институт проблем математических машин и систем НАН Украины, г. Киев, Украина
  • Klymenko V.P. https://orcid.org/0000-0001-6951-4091 , Институт проблем математических машин и систем НАН Украины, г. Киев, Украина

DOI:

https://doi.org/10.34121/1028-9763-2019-3-101-110

Keywords:

ill-posed problem, poor conditionality, system of linear algebraic equations, nodal potential method, electric circuit, correct formulation of the problem, purposeful choice of variables, некоректне завдання, погана обумовленість, система лінійних алгебраїчних рівнянь, метод вузлових потенціалів, електричне коло, коректне формулювання завдання, цілеспрямований вибір змінних

Abstract

A new approach to the development of methods for solving ill-posed problems is considered, consisting in the fact that it is proposed to formulate the problem correctly, and not to solve the incorrect problem. Correct formulation is performed at the stage of compiling equations describing the physical object. It should be noted that the stage of compiling equations in modern literature is undeservedly ignored. By the example of calculating the electrical circuit, it is shown that the poor conditioning of the SLAE matrix depends on the characteristics of a particular electrical circuit, namely, the range of variation of the parameters of the components of the electrical circuit, as well as the generally accepted criterion for determining the incorrectness of a problem by poor conditioning of the matrix or proximity of the matrix to degeneracy there is a necessary, but not enough. It is determined that the mechanism for the occurrence of an incorrect formulation of a description of a linear electric circuit consists in the unsuccessful choice of variables when compiling a description of an electric circuit. It is proposed, with the correct formulation of the problem, to take into account the parameters of the components of a particular electric circuit when choosing variables of SLAEs at the stage of preparing the equations. It is shown that in the method of nodal potentials and its modifications it is impossible to realize a purposeful choice of variables in the preparation of equations. The requirements to the method of correctly formulating a description of a linear electric circuit are formulated. The calculation of the model example by the method in which the formulated requirements are realized confirmed the fact that the problem is correctly formulated, and the solution is stable even in the case of a poorly conditioned matrix.

References

1. Адамар Ж. Задача Коши для линейных уравнений с частными производными гиперболического типа. М.: Наука, 1978. 351 с.

2. Годунов С.К. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1979. 391 с.

3. Корректные и некорректные задачи. URL: https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/064/938.htm.

4. Сигорский В.П., Петренко А.И. Алгоритмы анализа электронных схем. Киев: Техника, 1970. 396 с.

5. Губарев В.Ф., Мельничук С.В. Алгоритмы гарантированного оценивания состояния линейных систем при наличии ограниченных помех. URL: http://www.irtc.org.ua/Статья ГубаревМельничук_ОК_10_03_15.дос.

6. Воеводин В.В. Вычислительные основы линенйной алгебры. М.: Наука, 1977. 304 с.

7. Калиткин Н.Н., Юхно Л.Ф., Кузьмина Л.В. Количественный критерий обусловленности систем линейных алгебраических уравнений. Математическое моделирование. 2011. Т. 23, № 2. С. 3–26.

8. Фаддеев Д.К., Фаддеева В.Н. Вычислительные методы линейной алгебры. М.: Изд-во физ-мат лит., 1963. 734 с.

9. Волобоев В.П. Составление уравнений цепи, содержащей зависимые двухполюсники и многополюсники. Вопросы проектирования математических машин и устройств. Киев: Научный совет по кибернетике АН УСАН УССР, 1972. С. 3–16.

10. Волобоев В.П. Составление уравнений цепи, содержащей зависимые двухполюсники и многополюсники. Вопросы проектирования математических машин и устройств. Киев: Научный совет по кибернетике АН УСАН УССР, 1972. С. 3–16.

11. Волобоев В.П. К учету сходимости численных методов при составлении уравнений цепи постоянного тока. Вопросы проектирования математических машин и устройств. Киев: Научный совет по кибернетике АН УСАН УССР, 1972. С. 17–26.

12. Волобоев В.П. О расширении класса схем, моделируемых методом напряжений ветвей дерева. Проектирование технических средств ЭВМ и систем: сб. научн. трудов. Киев: Изд-во ИК АН УССР, 1982. С. 32–36.

13. Волобоев В.П., Клименко В.П. Об одном подходе к моделированию энергосистем. Математичні машини і системи. 2009. № 4. С. 106–118.

14. Волобоев В.П., Клименко В.П. Механика стержневых систем и теория графов Математичні машини і системи. 2012. № 2. С. 81–96.

15. Волобоев В.П., Клименко В.П. Метод конечных элементов и теория графов. Математичні машини і системи. 2013. № 4. С. 114–126.

Downloads

Views: 51
Downloads: 22

Published

2019-09-01

Issue

Section

SIMULATION AND MANAGEMENT

How to Cite

The correct formulation of the physical problem and the poorly conditioned matrix. (2019). Mathematical Machines and Systems, 3, 101–110. https://doi.org/10.34121/1028-9763-2019-3-101-110