Variational problems in mathematics and the sciences
数学和科学中的变分问题
基本信息
- 批准号:RGPIN-2015-04383
- 负责人:
- 金额:$ 2.99万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2019
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2019-01-01 至 2020-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
***This proposal addresses the analysis of a collection of variational ***problems with applications in mathematics and the sciences.***Central among them is an optimal transportation problem***of Monge and Kantorovich, which can be caricatured as follows:***given a collection of iron mines and a collection of factories ***consuming iron ore, decide which mine should supply***which factory in order to minimize the total transportation costs.***When the mines and factories are distributed continuously throughout***a curved landscape, with geometry reflected in the transport cost,***the problem has deep connections to***geometry, topology, dynamical systems, and nonlinear partial differential equations.***Despite much recent progress, fundamental questions remain to be resolved. ***We target these, and striking applications of this problem ***to models in economics and in physics.******The last decade has seen enormous advances in our understanding of such***issues. The answers depend heavily on***the choice of cost. Topological restrictions on the cost guarantee***that there is only one solution and every mine supplies a single factory; ***under further geometric restrictions this correspondence is smooth. ***However for smooth transportation costs on compact manifolds such as the***spherical surface of the earth one or both conditions must fail.***Characterizing discontinuities then becomes an interesting question,***The resulting transport patterns are much more complicated: we plan to investigate***uniqueness of solutions, and what can be said about dimension,***branching, and smoothness of their support. ******At the same time, we tackle variants such as: how does congestion affect the situation? ***Generically, the solution saturates the congestion bound***wherever transport occurs. Thus it is completely determined by a separation of***active from inactive transportation routes. We plan to investigate the analytic and geometric***properties of this separation. ******Finally, we target select applications to physics and to economics. The discontinuities***described above correspond to pressure fronts in the semigeostrophic theory***of atmospheric motion. We seek to analyze their formation and evolution.***Nonlinear diffusions model phenomena ranging from electronic transport***in semiconductors to the dynamics of thin films; we seek to analyze their long time***behaviour using a gradient flow formulation of the dynamics with respect to***transportation costs. Stable marriage, optimal-pricing and team-building***problems also involve the solution of continuous linear programs.***We seek an analysis of the models which improves our understanding***of the underlying natural phenomena, and leads to better decision-making principles***concerning allocation of resources, matching problems, team-building, and***the ability to influence, explain, exploit, and control economic phenomena.**
* 这个建议解决了一系列变分 * 问题的分析,并在数学和科学中应用。其中最重要的是Monge和Kantorovich的最优运输问题,可以漫画化如下:给定一组铁矿和一组消耗铁矿石的工厂,决定哪个矿山应该供应哪个工厂,以使总运输成本最小化。当矿山和工厂连续分布在一个弯曲的景观中时,几何学反映在运输成本中,这个问题与几何学、拓扑学、动力系统和非线性偏微分方程有着深刻的联系。尽管最近取得了很大进展,但一些根本问题仍有待解决。* 我们的目标是这些,以及这个问题在经济学和物理学模型中的惊人应用。在过去的十年里,我们对这些问题的理解有了巨大的进步。 答案很大程度上取决于成本的选择。 对成本的拓扑限制保证 * 只有一个解,每个矿都供应一个工厂; * 在进一步的几何限制下,这种对应是光滑的。 * 然而,为了在紧致流形(如地球的球面)上实现平滑的运输成本,其中一个或两个条件必须失败。描述不连续性然后成为一个有趣的问题,* 由此产生的输运模式要复杂得多:我们计划调查 * 唯一性的解决方案,以及可以说什么尺寸,* 分支,和光滑的支持。 ** 与此同时,我们解决了各种问题,例如:拥堵如何影响情况? * 一般来说,无论传输发生在何处,该解决方案都会使拥塞边界 * 饱和。 因此,它完全由 * 活动运输路线与非活动运输路线的分离决定。 我们计划研究这种分离的分析和几何性质。 * 最后,我们选择应用于物理学和经济学。 上述间断点 * 对应于大气运动的半地转理论 * 中的压力锋。 我们试图分析它们的形成和演变。非线性扩散模型的现象,从电子传输 * 在半导体薄膜的动态,我们试图分析他们的长期 * 行为使用梯度流制定的动态相对于 * 运输成本。 稳定的婚姻,最优定价和团队建设 * 问题也涉及连续线性规划的解决方案。我们寻求对模型的分析,以提高我们对潜在自然现象的理解,并导致更好的决策原则,涉及资源分配,匹配问题,团队建设,以及影响,解释,利用和控制经济现象的能力。
项目成果
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Mccann, Robert其他文献
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