The present paper proposes a new monotone iteration method for existence as well as approximation of the coupled solutions for a coupled periodic boundary value problem of first order ordinary nonlinear differential equations. A new hybrid coupled fixed point theorem involving the Dhage iteration principle is proved in a partially ordered normed linear space and applied to the coupled periodic boundary value problems for proving the main existence and approximation results of this paper. An algorithm for the coupled solutions is developed and it is shown that the sequences of successive approximations defined in a certain way converge monotonically to the coupled solutions of the related differential equations under some suitable mixed hybrid conditions. A numerical example is also indicated to illustrate the abstract theory developed in the paper.
Shahd H. Alkharaz;Essam El-Siedy;Eliwa M. Roushdy;Muner M. Abou Hasan
Nonlinear Functional Analysis and Applications
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v.29
no.2
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pp.527-543
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2024
In the realm of differential games and bioeconomic modeling, where intricate systems and multifaceted interactions abound, we explore the precision and efficiency of the Chebyshev Tau method (CTM). We begin with the Weierstrass Approximation Theorem, employing Chebyshev polynomials to pave the way for solving intricate bioeconomic differential games. Our case study revolves around a three-player bioeconomic differential game, unveiling a unique open-loop Nash equilibrium using Hamiltonians and the FilippovCesari existence theorem. We then transition to numerical implementation, employing CTM to resolve a Three-Point Boundary Value Problem (TPBVP) with varying degrees of approximation.
Faheem, Zaid Bin;Ali, Asim;Khan, Muhamad Asif;Ul-Haq, Muhammad Ehatisham;Ahmad, Waqar
ETRI Journal
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v.42
no.4
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pp.619-632
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2020
Highly dispersive S-boxes are desirable in cryptosystems as nonlinear confusion sublayers for resisting modern attacks. For a near optimal cryptosystem resistant to modern cryptanalysis, a highly nonlinear and low differential probability (DP) value is required. We propose a method based on a piecewise linear chaotic map (PWLCM) with optimization conditions. Thus, the linear propagation of information in a cryptosystem appearing as a high DP during differential cryptanalysis of an S-box is minimized. While mapping from the chaotic trajectory to integer domain, a randomness test is performed that justifies the nonlinear behavior of the highly dispersive and nonlinear chaotic S-box. The proposed scheme is vetted using well-established cryptographic performance criteria. The proposed S-box meets the cryptographic performance criteria and further minimizes the differential propagation justified by the low DP value. The suitability of the proposed S-box is also tested using an image encryption algorithm. Results show that the proposed S-box as a confusion component entails a high level of security and improves resistance against all known attacks.
In computer graphics, high-quality lens flares have been generated using costly offline rendering. A recent matrix-based approximation has enabled generation of high-quality lens flares suitable for real-time applications, but its quality degrades due to the lack of nonlinear patterns of lens flares. This paper introduces a method for high-quality lens-flare rendering, which includes blending of both nonlinear as well as linear patterns. The nonlinear patterns are pre-rendered or photo-graphically captured offline and stored in a look-up table. The online stage reads only the pattern by looking up the table using a light angle, hence making its performance drop negligible while greatly improving the quality.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.2
no.2
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pp.29-38
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1982
Nonlinear hydrological model containing the nonlinearity of effective rainfall, lag time and runoff is presented. In the evaluation of rainfall excess, the polynomial fitting method for total rainfall, 5 day antecedant rainfall and direct runoff is developed. In the application to actual watershed, the estimated model parameters of nonlinear lag model reflecting the nonlinearity of lag time are compared with the parameters, by both the fitting method and the correlation, model which are the modified version of the storage function model. The Successive Approximation Method in mathematical solution and Newton-Rhapson method in numerical solution are found to be superior to the conventional numerical graphic method in the analysis of nonlinear processes.
The spectral energy balance model is composed and the nonlinear interaction is approximated by the discrete interaction parameterization as in WAM model. The numerical results of durational limited growth test agree very well with those of the exact model, EXACT-NL. The response of a wave spectrum to a change in wind direction is investigated numerically for a sequence of direction changes 30$^{\circ}$ , 45$^{\circ}$ , 60$^{\circ}$ , 90$^{\circ}$ . The high frequency components relax more repidly to the new wind direction than the low frequency components and the relaxation process also depends on the wave age. For wind direction changes less than 60$^{\circ}$ , the coupling by nonlinear interaction is so strong that the secondary peak in input source distribution is counteracted by the negative lobe of the nonlinear interaction. For wind direction changes grater than 60$^{\circ}$ , a second independent wind-sea spectrum is generated in the new wind direction, while the old spectrum gradually decays as swell.
Seo, Sang-Won;Kim, Gi-Hong;Kim, Hyeon-Seok;Kim, Hyeon-Bin;Lee, Ui-Taek
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.7
no.5
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pp.1361-1369
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2000
For the implementation of 3D Sound Localization system, the binaural filtering by HRTFs is generally employed. But the HRTF filter is of high order and its coefficients for all directions have to be stored, which imposes a rather large memory requirement. To cope with this, research works have centered on obtaining low dimensional HRTF representations without significant loss of information and synthesizing the original HRTF efficiently, by means of feature extraction methods for multivariate dat including PCA. In these researches, conventional linear PCA was applied to the frequency domain HRTF data and using relatively small number of principal components the original HRTFs could be synthesized in approximation. In this paper we applied neural network based nonlinear PCA model (NLPCA) and the nonlinear PLS repression model (NLPLS) for this low dimensional HRTF modeling and analyze the results in comparison with the PCA. The NLPCA that performs projection of data onto the nonlinear surfaces showed the capability of more efficient HRTF feature extraction than linear PCA and the NLPLS regression model that incorporates the direction information in feature extraction yielded more stable results in synthesizing general HRTFs not included in the model training.
Krommer, Michael;Vetyukova, Yury;Staudigl, Elisabeth
Smart Structures and Systems
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v.18
no.1
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pp.155-181
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2016
In the present paper we discuss the stability and the post-buckling behaviour of thin piezoelastic plates. The first part of the paper is concerned with the modelling of such plates. We discuss the constitutive modelling, starting with the three-dimensional constitutive relations within Voigt's linearized theory of piezoelasticity. Assuming a plane state of stress and a linear distribution of the strains with respect to the thickness of the thin plate, two-dimensional constitutive relations are obtained. The specific form of the linear thickness distribution of the strain is first derived within a fully geometrically nonlinear formulation, for which a Finite Element implementation is introduced. Then, a simplified theory based on the von Karman and Tsien kinematic assumption and the Berger approximation is introduced for simply supported plates with polygonal planform. The governing equations of this theory are solved using a Galerkin procedure and cast into a non-dimensional formulation. In the second part of the paper we discuss the stability and the post-buckling behaviour for single term and multi term solutions of the non-dimensional equations. Finally, numerical results are presented using the Finite Element implementation for the fully geometrically nonlinear theory. The results from the simplified von Karman and Tsien theory are then verified by a comparison with the numerical solutions.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2000.05a
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pp.47-50
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2000
In this paper, an optimal identification method using Multi-FNN(Fuzzy-Neural Network) is proposed for model ins of nonlinear complex system. In order to control of nonlinear process with complexity and uncertainty of data, proposed model use a HCM clustering algorithm which carry out the input-output data preprocessing function and Genetic Algorithm which carry out optimization of model. The proposed Multi-FNN is based on Yamakawa's FNN and it uses simplified inference as fuzzy inference method and Error Back Propagation Algorithm as learning rules. HCM clustering method which carry out the data preprocessing function for system modeling, is utilized to determine the structure of Multi-FNN by means of the divisions of input-output space. Also, the parameters of Multi-FNN model such as apexes of membership function, learning rates and momentum coefficients are adjusted using genetic algorithms. Also, a performance index with a weighting factor is presented to achieve a sound balance between approximation and generalization abilities of the model, To evaluate the performance of the proposed model, we use the time series data for gas furnace and the numerical data of nonlinear function.
This paper focuses on large deflection static behavior of edge cracked simple supported beams subjected to a non-follower transversal point load at the midpoint of the beam by using the total Lagrangian Timoshenko beam element approximation. The cross section of the beam is circular. The cracked beam is modeled as an assembly of two sub-beams connected through a massless elastic rotational spring. It is known that large deflection problems are geometrically nonlinear problems. The considered highly nonlinear problem is solved considering full geometric non-linearity by using incremental displacement-based finite element method in conjunction with Newton-Raphson iteration method. There is no restriction on the magnitudes of deflections and rotations in contradistinction to von-Karman strain displacement relations of the beam. The beams considered in numerical examples are made of Aluminum. In the study, the effects of the location of crack and the depth of the crack on the non-linear static response of the beam are investigated in detail. The relationships between deflections, end rotational angles, end constraint forces, deflection configuration, Cauchy stresses of the edge-cracked beams and load rising are illustrated in detail in nonlinear case. Also, the difference between the geometrically linear and nonlinear analysis of edge-cracked beam is investigated in detail.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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