Numerical verification of equations in applied mechanics: comments on the inexpensive alternative to computer algebra

Computer algebra methods play a continually increasing rôle in the proof of equations and theorems. Gröbner bases and characteristic sets have been extensively used in this task. Here we attempt a critical view of this approach, which is frequently extremely computer-memory- and time-consuming. In f...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Ioakimidis, Nikolaos
Άλλοι συγγραφείς: Ιωακειμίδης, Νικόλαος
Μορφή: Technical Report
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2018
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/10980
id nemertes-10889-10980
record_format dspace
spelling nemertes-10889-109802022-09-05T05:00:32Z Numerical verification of equations in applied mechanics: comments on the inexpensive alternative to computer algebra Αριθμητική επαλήθευση εξισώσεων στην εφαρμοσμένη μηχανική: σχόλια για τη μη δαπανηρή εναλλακτική δυνατότητα ως προς την υπολογιστική άλγεβρα Ioakimidis, Nikolaos Ιωακειμίδης, Νικόλαος Numerical verification Verification of equations Hypotheses and conclusions Computer algebra Gröbner bases Applied mechanics Elasticity Compatibility equations Movement of a particle Slider-crank mechanism Parallel numerical method Maple Αριθμητική επαλήθευση Επαλήθευση εξισώσεων Υποθέσεις και συμπεράσματα Υπολογιστική άλγεβρα Βάσεις Gröbner Εφαρμοσμένη μηχανική Ελαστικότητα Εξισώσεις συμβιβαστού Κίνηση υλικού σημείου Μηχανισμός διωστήρα–στροφάλου Παράλληλη αριθμητική μέθοδος Computer algebra methods play a continually increasing rôle in the proof of equations and theorems. Gröbner bases and characteristic sets have been extensively used in this task. Here we attempt a critical view of this approach, which is frequently extremely computer-memory- and time-consuming. In fact, we suggest the direct verification of our conclusions on the basis of the existing `hypotheses' numerically and not algebraically. This approach can be incorporated into `tomorrow's semi-rigorous mathematical culture' commented by Zeilberger although a strictly rigorous related approach can also be used on the basis of the parallel numerical method. Several examples from applied mechanics (including compatibility equations in plane elasticity, the classical Newton–Kepler and related movement problems for a particle and problems during movements in mechanisms) illustrate this extremely elementary approach and its advantages over computer algebra methods in the applied mechanics environment. The case of differential polynomials constitutes a standard part of the present method. Οι μέθοδοι της υπολογιστικής άλγεβρας παίζουν ένα συνεχώς αυξανόμενο ρόλο στην απόδειξη εξισώσεων και θεωρημάτων. Οι βάσεις Gröbner και τα χαρακτηριστικά σύνολα χρησιμοποιήθηκαν εκτενώς για το σκοπό αυτό. Εδώ επιχειρούμε μια κριτική ματιά σ' αυτήν τη μέθοδο, που είναι συχνά εξαιρετικά δαπανηρή σε μνήμη υπολογιστή και σε χρόνο. Πράγματι, προτείνουμε την άμεση επαλήθευση των συμπερασμάτων μας με βάση τις υφιστάμενες `υποθέσεις’ αριθμητικά και όχι αλγεβρικά. Αυτή η μέθοδος μπορεί να ενσωματωθεί στη `μισοαυστηρή μαθηματική κουλτούρα του αύριο’, που σχολιάσθηκε από τον Zeilberger, αν και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί μια απόλυτα αυστηρή σχετική μέθοδος με βάση την παράλληλη αριθμητική μέθοδο. Αρκετά παραδείγματα από την εφαρμοσμένη μηχανική (που περιλαμβάνουν εξισώσεις συμβιβαστού στην επίπεδη ελαστικότητα, το κλασικό πρόβλημα των Newton–Kepler και σχετικά προβλήματα κινήσεως υλικού σημείου και προβλήματα κατά τις κινήσεις σε μηχανισμούς) διευκρινίζουν αυτήν την εξαιρετικά στοιχειώδη μέθοδο και τα πλεονεκτήματά της έναντι των μεθόδων της υπολογιστικής άλγεβρας στο περιβάλλον της εφαρμοσμένης μηχανικής. Η περίπτωση των διαφορικών πολυωνύμων αποτελεί ένα κανονικό μέρος της παρούσας μεθόδου. 2018-01-23T13:57:03Z 2018-01-23T13:57:03Z 1999-05-05 Technical Report http://hdl.handle.net/10889/10980 en application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Numerical verification
Verification of equations
Hypotheses and conclusions
Computer algebra
Gröbner bases
Applied mechanics
Elasticity
Compatibility equations
Movement of a particle
Slider-crank mechanism
Parallel numerical method
Maple
Αριθμητική επαλήθευση
Επαλήθευση εξισώσεων
Υποθέσεις και συμπεράσματα
Υπολογιστική άλγεβρα
Βάσεις Gröbner
Εφαρμοσμένη μηχανική
Ελαστικότητα
Εξισώσεις συμβιβαστού
Κίνηση υλικού σημείου
Μηχανισμός διωστήρα–στροφάλου
Παράλληλη αριθμητική μέθοδος
spellingShingle Numerical verification
Verification of equations
Hypotheses and conclusions
Computer algebra
Gröbner bases
Applied mechanics
Elasticity
Compatibility equations
Movement of a particle
Slider-crank mechanism
Parallel numerical method
Maple
Αριθμητική επαλήθευση
Επαλήθευση εξισώσεων
Υποθέσεις και συμπεράσματα
Υπολογιστική άλγεβρα
Βάσεις Gröbner
Εφαρμοσμένη μηχανική
Ελαστικότητα
Εξισώσεις συμβιβαστού
Κίνηση υλικού σημείου
Μηχανισμός διωστήρα–στροφάλου
Παράλληλη αριθμητική μέθοδος
Ioakimidis, Nikolaos
Numerical verification of equations in applied mechanics: comments on the inexpensive alternative to computer algebra
description Computer algebra methods play a continually increasing rôle in the proof of equations and theorems. Gröbner bases and characteristic sets have been extensively used in this task. Here we attempt a critical view of this approach, which is frequently extremely computer-memory- and time-consuming. In fact, we suggest the direct verification of our conclusions on the basis of the existing `hypotheses' numerically and not algebraically. This approach can be incorporated into `tomorrow's semi-rigorous mathematical culture' commented by Zeilberger although a strictly rigorous related approach can also be used on the basis of the parallel numerical method. Several examples from applied mechanics (including compatibility equations in plane elasticity, the classical Newton–Kepler and related movement problems for a particle and problems during movements in mechanisms) illustrate this extremely elementary approach and its advantages over computer algebra methods in the applied mechanics environment. The case of differential polynomials constitutes a standard part of the present method.
author2 Ιωακειμίδης, Νικόλαος
author_facet Ιωακειμίδης, Νικόλαος
Ioakimidis, Nikolaos
format Technical Report
author Ioakimidis, Nikolaos
author_sort Ioakimidis, Nikolaos
title Numerical verification of equations in applied mechanics: comments on the inexpensive alternative to computer algebra
title_short Numerical verification of equations in applied mechanics: comments on the inexpensive alternative to computer algebra
title_full Numerical verification of equations in applied mechanics: comments on the inexpensive alternative to computer algebra
title_fullStr Numerical verification of equations in applied mechanics: comments on the inexpensive alternative to computer algebra
title_full_unstemmed Numerical verification of equations in applied mechanics: comments on the inexpensive alternative to computer algebra
title_sort numerical verification of equations in applied mechanics: comments on the inexpensive alternative to computer algebra
publishDate 2018
url http://hdl.handle.net/10889/10980
work_keys_str_mv AT ioakimidisnikolaos numericalverificationofequationsinappliedmechanicscommentsontheinexpensivealternativetocomputeralgebra
AT ioakimidisnikolaos arithmētikēepalētheusēexisōseōnstēnepharmosmenēmēchanikēscholiagiatēmēdapanērēenallaktikēdynatotētaōsprostēnypologistikēalgebra
_version_ 1771297132229165056