The mathematical model of the energy process of earthquakes and the construction of an end-to-elemental regulatory solution to a one-dimensional reverse decision of seismic | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 11 мая, печатный экземпляр отправим 15 мая.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Алимканов, А. А. The mathematical model of the energy process of earthquakes and the construction of an end-to-elemental regulatory solution to a one-dimensional reverse decision of seismic / А. А. Алимканов, А. Д. Сатыбаев, Р. Н. Абдылдаев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 18 (413). — С. 5-10. — URL: https://moluch.ru/archive/413/91007/ (дата обращения: 29.04.2024).



This article has developed a mathematical model of energy processes of Earthquakes of South Kyrgyzstan. Here, an end-to-its-characterized regulatory solution to a one-dimensional reverse problem of seismic was built here.

The author revealed, from the point of view of the practical task of seismic, the best method is the end-and-playing method, which needs to establish the stability of the solution.

Keywords: the natural phenomenon, earthquake, seismic equations, energy process, of course, regulatory solution, Aikonal method, task, method of highlighting features,inverse task.

Introduction. Earthquake. It is known that an earthquake is tectonic deformations of the earth's crust, due to accumulating stress, which come to the surface of the earth in the form of shocks in different power [2]. With each earthquake in the bowels of the Earth, a certain amount of energy is released, which accumulated constantly and continuously. To identify, recognize natural phenomena preceding earthquakes, monitoring (constant tracking) is carried out behind the time (or invariable) physical conditions in the area under consideration, the characteristics of the waves and deformation of the rocks.

To achieve such goals, it is necessary to develop new effective methods of mathematical modeling [8].

1. Formulation of the task. For the seismic equation, consider the reverse task:

(1)

(2)

where — - is the Delta Dirac function, - is the theta Heaviside function.

Let the solution of the direct task be given, to solve the inverse task,

(3)

Let the conditions be met with respect to the coefficients of the equation (4)

where (5)

positively constant numbers.

Equation (1) is an equation of hyperbolic type, so the task can be considered in the field of ∆(Т) [1]:

. (6)

The inverse task is to determine the Lame coefficient at known values: - — the density of the medium, as well as additional information about solving the direct decision (3).

Let's denote by

The singular and regular part of the solution of the direct decision (1) -(2) will be allocated according to the method of V. G. Romanov (the method of allocating features) for this purpose we present the solution of the problem in the form of [1]:

(7)

where - — smooth continuous function, - — Heaviside function,

The last calculations are substituted into equation (1), and we get (8)

Collect the members at the same coefficients and equate them to zero:

Then we will get tasks for

(9)

(10)

To get:

(11)

To get:

(12)

If we consider that as well as in the above calculations, we get the following inverse problem with a rectilinear characteristic:

(13)

(14)

(15)

The inverse problem (13) — (15) is to define afunction, , with a known function , with a known function - additional information about solving a direct decision.

If we define functions

, then by the formula

(16)

we can also define an unknown function .

Using the D'Alembert formula for a direct task (13), (14), we get a solution to a direct problem [7]:

(17)

With (17) get

(18)

2. Let's build a finite difference solution. Let's introduce a grid area for solving problem (13)-(15):

where is the grid step on

The difference analogue of the differential equation (13) will be:

(19)

From (19) we get

(20)

From the last expressions we can get the recurrence formula [3]:

(21)

The last expressions are substituted sequentially in the right part (21), and also again writing the same recurrent formula and supplying it to (21) and continuing this process we get a difference analogue of the integral formula of Alembert(17): (22)

Suppose that in the last formula (22) and also taking into account formulas (14), we get a difference analogue of the integral formula (18):

(23)

The difference formulas (22) and (23) constitute a system of difference nonlinear equations of the second kind.

In the difference analogue (22) we wrote without small quantities Thus, it is possible to obtain for the formula (22) with a small magnitude Denote a solution with a small quantity through and

Then for и

and get the following:

(24)

(25)

Let's introduce notation

(26)

Given these designations from (24) and (25) we will get estimates

(27)

(28)

Let then

(29)

From the last formula, using a discrete analogue of Gronulla-Bellman, we get

(30)

The following theorem on the convergence of the finite-difference solution of the difference task (22), (23) to the solution of the differential decision (13) — (15) is proved.

Theorem 1. Let the solution of the differential task(14) (15) exist

and then the constructed solutions of the inverse task (22) (23) converge to an exact solution of the inverse task (14) (15) with a velocity of order .

Build a finite-difference regularized solution. Let the additional information about solving the direct decision, for solving the inverse task, be given in the form and executed

- a small number. (31)

Then for and

a pair of regularized solutions to the inverse task, you can also get formulas (22) and (23), that is,

(32)

(33) subtracting from formulas (22)-(23) formulas (32)-(33) we get

Taking into account the introduced norms, we will evaluate the latest equations (34)

(35)

Let than now from the last expressions we get

(36)

Then again using the Gronole–Bellman formulas, we get an estimate

(37)

And if we consider that the ratings (30), we have

(38)

The last estimate is an estimate of the regularized solution of the inverse task.

Theorem 2. Let the solution of the direct task(13)-(15) exist and let then the constructed finite-difference solution of the inverse task converge to the exact solution of the inverse task (13)-(15) with the velocity of order

and place of the estimate (38).

Of course, the difference regularized solution of the original inverse problem (1) — (3) is obtained from formula (16):

. Let's integrate the latter From here

Thus, the finite-difference regularized solution of the inverse problem (1) — (3) has the form:

References:

  1. Satybaev A.Dj. Finite-difference regularized solution of inverse problems of hyperbolic type. Osh. Oshobltypography. 2001. 143 p.
  2. Satybaev A.Dj., Alimkanov A. A. Numerical method of solving a one-dimensional inverse seismic problem with instantaneous and corded sources. Marchukov scientific works — 2017. June 25 — July 14, 2017. Novosibirsk: IVMiMG SB RAN, 2017. p.776–881.
  3. Satybaev A.Dj., Alimkanov A. A. Finite-difference determination of the density of the medium in the one-dimensional inverse problem of seismic. Izvestiya KSTU named after I.Razzakov. 2017, No1(41), part I. Tokmok, 2017, p. 113–123.
  4. Satybaev A.Dj., Alimkanov A. A. Algorithm for determining one inverse seismic problem with instantaneous and corded source. Izvestiya KSTU, No3(39), part I. Bishkek-2016, page 175–180.
  5. Kabanikhin S. I. Inverse and incorrect tasks. Novosibirsk. Sib. scientific publishing house.2009–457 p.
  6. Romanov V. G. Stability in inverse problems. M.: Nauchnyi mir. 2005. 296 page.
  7. Mamatkasimova A. T., Satybaev A. J. Development of a finite-difference regularized solution to a one-dimensional inverse problem arising in electromagnetic processes. Collection of articles on the materials of the XXXVIII International Scientific Practical Conference «Natural and Mathematical Sciences in the Modern World», No. 1 (36), January 2016, Novosibirsk, 2016. page 29–45.
  8. Nikonov A. A. Earthquake. M.:, Znanie (past, present, forecast) 1984, p.192.
  9. Alimkanov A. A. Numerical method of solving a one-dimensional inverse seismic problem with instantaneous and corded sources. NEWS OF UNIVERSITIES OF KYRGYZSTAN — Bishkek — 2015. — No. 11, Republican Scientific and Theoretical Journal; pp. 3–7.
Основные термины (генерируются автоматически): KSTU, KYRGYZSTAN, NEWS, RAN, UNIVERSITIES, XXXVIII.


Ключевые слова

task, the natural phenomenon, earthquake, seismic equations, energy process, of course, regulatory solution, Aikonal method, method of highlighting features, inverse task

Похожие статьи

Материалы XXXVIII международной научной конференции...

XXXVIII международная научная конференция. Место проведения конференции и издания сборника Казань.

И88. Исследования молодых ученых: материалы XXXVIII Междунар. науч. конф. (г. Казань, май 2022 г.). — Казань: Молодой ученый, 2022.

Распределение плотности тока в ВЧ-разряде в условиях...

Авторы: Гафаров Илдар Гарифович, Максимов Руслан Александрович, Желтухин Виктор Семенович, Шемахин Александр Юрьевич. Рубрика: Технические науки. Опубликовано в Молодой учёный №21 (416) май 2022 г. Статья просмотрена: < 10 раз.

Влияние использования закрытых социальных сетей на изучение...

Автор: Султанова Эльвира Ильдаровна. Рубрика: Педагогика. Опубликовано в Молодой учёный №21 (416) май 2022 г. Статья просмотрена: < 10 раз.

Творчество Эмили Бронте в критике | Статья в журнале...

английская литература, книга, сестра, английская классика, англо-американская критика, прочное место, век, нема, роман, творчество.

Роль новелл Вашингтона Ирвинга в американской литературной...

В статье представлен суть американского национального характера и национального образа мира. Автор первым ввел восточную тему в американскую литературу.

Ғишт ишлаб чиқариш корхонасида технологик жараёнга гигиеник...

Ғишт ишлаб чиқариш корхонасидаги ишчиларнинг меҳнат шароитини яхшилаш, иш унумдорлигини ошириш, умумий ва касб касалликларини камайтириш мақсадида зарарли ва ҳавфли омилларни меъёр даражасидан ошмаслигини таъминлаш, асбоб ускуналарнинг ўзига...

Научный журнал «Молодой ученый» №21 (416) май 2022 г.

Название: Исследование отношения работников образовательного учреждения к профсоюзам как к части социального партнерства на примере Пермского государственного национального исследовательского университета. Рубрика: Социология.

Статьи по ключевому слову "недвижимость" — Молодой учёный

Молодой учёный №1 (396) январь 2022 г. — Кривенко Е. А...

Kompetensiya vа o‘quvchi bilimini baholash | Статья в журнале...

Библиографическое описание: Пулатова, З. А. Kompetensiya vа o‘quvchi bilimini baholash / З. А. Пулатова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 25 (315). — С. 509-511. — URL: https://moluch.ru/archive/315/71651/ (дата обращения: 17.05.2022). 

Похожие статьи

Материалы XXXVIII международной научной конференции...

XXXVIII международная научная конференция. Место проведения конференции и издания сборника Казань.

И88. Исследования молодых ученых: материалы XXXVIII Междунар. науч. конф. (г. Казань, май 2022 г.). — Казань: Молодой ученый, 2022.

Распределение плотности тока в ВЧ-разряде в условиях...

Авторы: Гафаров Илдар Гарифович, Максимов Руслан Александрович, Желтухин Виктор Семенович, Шемахин Александр Юрьевич. Рубрика: Технические науки. Опубликовано в Молодой учёный №21 (416) май 2022 г. Статья просмотрена: < 10 раз.

Влияние использования закрытых социальных сетей на изучение...

Автор: Султанова Эльвира Ильдаровна. Рубрика: Педагогика. Опубликовано в Молодой учёный №21 (416) май 2022 г. Статья просмотрена: < 10 раз.

Творчество Эмили Бронте в критике | Статья в журнале...

английская литература, книга, сестра, английская классика, англо-американская критика, прочное место, век, нема, роман, творчество.

Роль новелл Вашингтона Ирвинга в американской литературной...

В статье представлен суть американского национального характера и национального образа мира. Автор первым ввел восточную тему в американскую литературу.

Ғишт ишлаб чиқариш корхонасида технологик жараёнга гигиеник...

Ғишт ишлаб чиқариш корхонасидаги ишчиларнинг меҳнат шароитини яхшилаш, иш унумдорлигини ошириш, умумий ва касб касалликларини камайтириш мақсадида зарарли ва ҳавфли омилларни меъёр даражасидан ошмаслигини таъминлаш, асбоб ускуналарнинг ўзига...

Научный журнал «Молодой ученый» №21 (416) май 2022 г.

Название: Исследование отношения работников образовательного учреждения к профсоюзам как к части социального партнерства на примере Пермского государственного национального исследовательского университета. Рубрика: Социология.

Статьи по ключевому слову "недвижимость" — Молодой учёный

Молодой учёный №1 (396) январь 2022 г. — Кривенко Е. А...

Kompetensiya vа o‘quvchi bilimini baholash | Статья в журнале...

Библиографическое описание: Пулатова, З. А. Kompetensiya vа o‘quvchi bilimini baholash / З. А. Пулатова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 25 (315). — С. 509-511. — URL: https://moluch.ru/archive/315/71651/ (дата обращения: 17.05.2022). 

Задать вопрос