Approximation Methods for Two Classes of Singular Integral Equations

• Main Author: Rogozhin, Alexander
• Other Authors: TU Chemnitz, Fakultät für Mathematik
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Universitätsbibliothek Chemnitz 2003
• Subjects: Banach algebra methods; Cauchy singular integral equation; Collocation method; Discrete convergence theory; Multigrid iteration methods; Radiation transfer problem; Splitting property; Stability; ddc:510
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:ch1-200300091; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:ch1-200300091; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/4641/data/index.html; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/4641/data/dissertation.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/4641/data/thesis.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/4641/20030009.txt

The dissertation consists of two parts. In the first part approximate methods for multidimensional weakly singular integral operators with operator-valued kernels are investigated. Convergence results and error estimates are given. There is considered an application of these methods to solving radiation transfer problems. Numerical results are presented, too. In the second part we consider a polynomial collocation method for the numerical solution of a singular integral equation over the interval. More precisely, the operator of our integral equation is supposed to be of the form \ $aI + b \mu^{-1} S \mu I $\ with \ $S$\ the Cauchy singular integral operator, with piecewise continuous coefficients \ $a$\ and \ $b,$\ and with a Jacobi weight \ $\mu.$\ To the equation we apply a collocation method, where the collocation points are the Chebyshev nodes of the first kind and where the trial space is the space of polynomials multiplied by another Jacobi weight. For the stability and convergence of this collocation method in weighted \ $L^2$\ spaces, we derive necessary and sufficient conditions. Moreover, the extension of these results to an algebra generated by the sequences of the collocation method applied to the mentioned singular integral operators is discussed and the behaviour of the singular values of the discretized operators is investigated. === Die Dissertation beschäftigt sich insgesamt mit der numerischen Analysis singulärer Integralgleichungen, besteht aber aus zwei voneinander unabhängigen Teilen. Der este Teil behandelt Diskretisierungsverfahren für mehrdimensionale schwach singuläre Integralgleichungen mit operatorwertigen Kernen. Darüber hinaus wird hier die Anwendung dieser allgemeinen Resultate auf ein Strahlungstransportproblem diskutiert, und numerische Ergebnisse werden präsentiert. Im zweiten Teil betrachten wir ein Kollokationsverfahren zur numerischen Lösung Cauchyscher singulärer Integralgleichungen auf Intervallen. Der Operator der Integralgleichung hat die Form \ $aI + b \mu^{-1} S \mu I $\ mit dem Cauchyschen singulären Integraloperator \ $S,$\ mit stückweise stetigen Koeffizienten \ $a$\ und \ $b,$\ und mit einem klassischen Jacobigewicht \ $\mu.$\ Als Kollokationspunkte dienen die Nullstellen des n-ten Tschebyscheff-Polynoms erster Art und Ansatzfunktionen sind ein in einem geeigneten Hilbertraum orthonormales System gewichteter Tschebyscheff-Polynome zweiter Art. Wir erhalten notwendige und hinreichende Bedingungen für die Stabilität und Konvergenz dieses Kollokationsverfahrens. Außerdem wird das Stabilitätskriterium auf alle Folgen aus der durch die Folgen des Kollokationsverfahrens erzeugten Algebra erweitert. Diese Resultate liefern uns Aussagen über das asymptotische Verhalten der Singulärwerte der Folge der diskreten Operatoren.