Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
L’analyse numérique des différents types d’équations intégrales est ici présentée en les illustrant par des exemples, comme les équations intégrales de Fredholm de première et de seconde espèce, les équations intégrales de Volterra et les équations intégrales singulières à noyau de Cauchy.
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The numerical analysis of the principal types of integral equations is presented with some illustrative examples. This includes Fredholm integral equations of the second kind and the rst kind, Volterra integral equations, and Cauchy singular integral equations.
Auteur(s)
-
Kendall ATKINSON : Professeur émérite en mathématiques et informatique - Université de l’Iowa, Iowa City, Iowa, États-Unis
INTRODUCTION
Les problèmes liés aux équations intégrales se présentent sous plusieurs formes. Certains concernent des reformulations d’équations différentielles ordinaires ou partielles, comme, par exemple, les équations de la mécanique, de l’hydrodynamique, du transfert de chaleur, de géophysique, d’électrostatique et d’acoustique, ainsi que de diffusion électromagnétique. La théorie du potentiel est une illustration de ce sujet : on citera comme exemple celui de la détermination de la densité de charge sur une surface générant un champ électrostatique donné. Les autres équations intégrales sont des formulations directes d’un problème physique, comme par exemple l’équation de radiosité en infographie. L’équation de radiosité modélise l’éclairage de toutes les parties d’une surface, en présence de sources d’éclairage. Un autre domaine d’application qui a son importance concerne les équations intégrales qui modélisent la manière dont les populations changent avec le temps. Il couvre les dynamiques de croissance de population et de propagation des maladies.
Le présent article abordera les méthodes numériques permettant de résoudre certaines des formes les plus importantes d’équations intégrales de Fredholm de première et de seconde espèce, d’équations intégrales de Volterra, et d’équations intégrales singulières à noyau de Cauchy. D’autres équations intégrales, dont le nombre d’applications était inférieur, ont été exclues, comme, par exemple, les équations de Wiener-Hopf et les équations intégrales d’Abel. En outre, la plupart des équations intégrales non linéaires ont été omises. De nombreux ouvrages sont consacrés à la théorie et l’application des équations intégrales ; voir par exemple .
MOTS-CLÉS
équations intégrales de Volterra équations intégrales de Fredholm équations intégrales singulières à noyau de Cauchy équations intégrales de première espèce
KEYWORDS
Volterra intergral equations | Fredholm integral equations | Cauchy singular integral equations | integral equations of the first kind
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Conclusion
On comprend bien les équations intégrales qui sont utilisées dans les applications physiques et techniques traditionnelles, les résultats de base remontant souvent au début des années 1900. De nouvelles applications ont cependant conduit à de nouvelles formes d’équations intégrales, pour lesquelles une nouvelle compréhension théorique est en cours de développement. Les « équations intégrales fractionnaires » en sont un exemple. La représentation est très semblable pour l’analyse numérique des équations intégrales. La différence réside cependant dans l’influence des changements du calcul, par exemple, parallélisme accru, tailles de mémoires plus grandes, unités de calcul plus rapides, changement de l’architecture des machines. Les algorithmes numériques sont adaptés pour tirer parti de ces évolutions de calcul. De plus, de nouvelles méthodes numériques sont en cours de développement pour des domaines spécifiques d’application, par exemple, les équations intégrales relatives au rayonnement électromagnétique, la mécanique des fluides, et d’autres domaines d’application. La plus grande partie du travail sur les méthodes aux éléments finis est de ce type. Le développement de nouvelles méthodes de résolution des équations intégrales est toujours en cours.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ATKINSON, (K.) - An Introduction to Numerical Analysis, - 2nd edition, John Wiley (1989).
-
(2) - ATKINSON, (K.) - Convergence rates for approximate eigenvalues of compact integral operators, - SIAM J. Num. Anal. 12, pp. 213-222 (1975).
-
(3) - ATKINSON (K.) - The numerical solution of boundary integral equations, - in The State of the Art in Numerical Analysis, ed. by I. Duff and G. Watson, Clarendon Press, Oxford, pp. 223-259 (1997).
-
(4) - ATKINSON (K.) - The Numerical Solution of Integral Equations of the Second Kind, - Cambridge University Press (1997).
-
(5) - ATKINSON (K.), HAN (W.) - Theoretical Numerical Analysis, - 3rd ed., Springer-Verlag (2009).
-
(6) - ATKINSON (K.), HAN (W.), STEWART (D.) - The Numerical Solution of Ordinary Differential...
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