• 대한수학회보
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• 제48권4호
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• pp.791-812
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• 2011

This is a survey on American options. An American option allows its owner the privilege of early exercise, whereas a European option can be exercised only at expiration. Because of this early exercise privilege American option pricing involves an optimal stopping problem; the price of an American option is given as a free boundary value problem associated with a Black-Scholes type partial differential equation. Up until now there is no simple closed-form solution to the problem, but there have been a variety of approaches which contribute to the understanding of the properties of the price and the early exercise boundary. These approaches typically provide numerical or approximate analytic methods to find the price and the boundary. Topics included in this survey are early approaches(trees, finite difference schemes, and quasi-analytic methods), an analytic method of lines and randomization, a homotopy method, analytic approximation of early exercise boundaries, Monte Carlo methods, and relatively recent topics such as model uncertainty, backward stochastic differential equations, and real options. We also provide open problems whose answers are expected to contribute to American option pricing.

• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제25권1_2호
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• pp.435-443
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• 2007

Computing the interior spectrum of large sparse generalized eigenvalue problems $Ax\;=\;{\lambda}Bx$, where A and b are large sparse and SPD(Symmetric Positive Definite), is often required in areas such as structural mechanics and quantum chemistry, to name a few. Recently, CG-type methods have been found useful and hence, very amenable to parallel computation for very large problems. Also, as in the case of linear systems proper choice of preconditioning is known to accelerate the rate of convergence. After the smallest eigenpair is found we use the orthogonal deflation technique to find the next m-1 eigenvalues, which is also suitable for parallelization. This offers advantages over Jacobi-Davidson methods with partial shifts, which requires re-computation of preconditioner matrx with new shifts. We consider as preconditioners Incomplete LU(ILU)(0) in two variants, ever-relaxation(SOR), and Point-symmetric SOR(SSOR). We set m to be 5. We conducted our experiments on matrices from discretizations of partial differential equations by finite difference method. The generated matrices has dimensions up to 4 million and total number of processors are 32. MPI(Message Passing Interface) library was used for interprocessor communications. Our results show that in general the Multi-Color ILU(0) gives the best performance.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.493-499
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• 2007

본 연구에서는 미분 가능한 함수가 Taylor 전개로 표현되고 그 계수들은 주어진 함수와 미분에 대한 근사값을 제공할 수 있다는 점에 착안하여 m차 Taylor 다항식을 구성하고 이동최소제곱법을 이용하여 그 계수들을 구했다. 계산된 근사함수와 미분을 콜로케이션 개념을 바탕으로 균열 문제를 포함하는 고체문제에 대한 지배 미분방정식에 적용하여 차분식 형태의 이산화된 계방정식을 구성하였다. 본 연구의 해석기법은 격자망(grid)에 의존적이고 근사함수가 없는 유한차분법과 형상함수의 미분과 약형식의 적분산정, 필수경계조건 처리가 어려운 Galerkin법 기반의 무요소법의 단점을 효과적으로 극복한 새로운 수치기법이다.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제5권2호
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• pp.63-69
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• 2001

In this study, we shall be concerned with computing in parallel a few of the smallest eigenvalues and their corresponding eigenvectors of the eigenvalue problem, $Ax={\lambda}Bx$, where A is symmetric, and B is symmetric positive definite. Both A and B are large and sparse. Recently iterative algorithms based on the optimization of the Rayleigh quotient have been developed, and CG scheme for the optimization of the Rayleigh quotient has been proven a very attractive and promising technique for large sparse eigenproblems for small extreme eigenvalues. As in the case of a system of linear equations, successful application of the CG scheme to eigenproblems depends also upon the preconditioning techniques. A proper choice of the preconditioner significantly improves the convergence of the CG scheme. The idea underlying the present work is a parallel computation of the Multi-Color Block SSOR preconditioning for the CG optimization of the Rayleigh quotient together with deflation techniques. Multi-Coloring is a simple technique to obatin the parallelism of order n, where n is the dimension of the matrix. Block SSOR is a symmetric preconditioner which is expected to minimize the interprocessor communication due to the blocking. We implemented the results on the CRAY-T3E with 128 nodes. The MPI(Message Passing Interface) library was adopted for the interprocessor communications. The test problems were drawn from the discretizations of partial differential equations by finite difference methods.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.80-86
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• 1994

자유수면을 항주하는 선박에 의하여 발생되는 비선형 조파현상을 해석하기 위한 수치해석법을 개발하였다. 유동은 비점성, 비압축성으로 가정하고 선체 및 자유수면 형상과 일치하는 좌표계의 생성을 위하여 타원형 편미분방정식을 수치해석하여 물체적합 좌표계를 생성하였으며 변환된 정규격자 물체적합 좌표계에 대한 Euler방정식을 유한차분법(Finite Difference Method)을 이용하여 계산하였다. 수치해석을 위하여 시간에 대한 미분항은 전진차분, 공간에 대한 미분항은 중심차분법으로 이산화하였고 대류항에는 수치계산의 안정을 위해 인위적인 소산(dissipation)항을 첨가하였다. 자유수면의 형상은 매 시간 단계마다 자유수면 경계조건들을 만족하도록 다시 계산되었고 격자점들은 자유수면형상의 변화에 적합하게 다시 생성되도록 하였으며 압력에 대한 Poisson방정식은 반복연산법에 의하여 풀고 그 결과를 이용하여 속도를 외삽하였다. 개발된 수치해석법의 검증을 위해 수식선형인 Wigley 모형에 대한 계산을 Fn=0.250-0.408에 대하여 수행하고, 그 결과를 실험 결과와 비교하여 잘 일치함을 보였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권4호
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• pp.264-269
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• 2016

본 논문은 단열층을 가지는 솔라폰드의 온도특성을 알아보기 위한 기초 연구이다. 또한, 기존의 단열층을 가지지 않는 경우의 솔라폰드의 온도특성과 비교하였다. 수치해석법은 유한차분법(Finite-Difference Method)를 이용하였으며, 2차원 비정상의 상태를 가정하여 계산하였다. 수치해석을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 솔라 폰드의 깊이가 깊어지면 폰드의 하부까지 도달하는 일사량이 줄어들기 때문에 온도 상승 효과는 발생하지 않는 것을 확인했다. 2) 동절기에는 토양의 온도가 솔라 폰드 내 물의 온도보다 상대적으로 높아 토양에서 폰드 내로 열이 전달되는 것을 확인할 수 있었다. 3) 단열층을 가지는 솔라폰드의 경우, 태양의 의존율은 83.3%, 보일러의 의존율은 16.7%로 자연에너지의 의존도가 높은 것을 확인할 수 있었다.

• 소음진동
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• 제10권4호
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• pp.610-614
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• 2000

Cellular Automata(CA)s are used as a simple mathematical model to investigate self-organization in statistical mechanics, which are originally introduced by von Neumann and S. Ulam at the end of the 1940s. CAs provide a framework for a large class of discrete models with homogeneous interactions, which are characterized by the following fundamental properties: 1) CAs are dynamical systems in which space and time are discrete. 2) The systems consist of a regular grid of cells. 3) Each cell is characterized by a state taken from a finite set of states and updated synchronously in discrete time steps according to a local, identical interaction rule. 4) The state of a cell is determined by the previous states of a surrounding neighborhood of cells. A cellular automaton has been attracted wide interest in modeling physical phenomena, which are described generally, partial differential equations such as diffusion and wave propagation. This paper describes one and two-dimensional analysis of wave propagation phenomena modeled by CA, where the local interaction rules were derived referring to the Lattice Gas Model reported by Chen et al., and also including finite difference scheme. Modeling processes by using CA are discussed and the simulation results of wave propagation with one wave source are compared with that by finite difference method.

• Coupled systems mechanics
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• 제8권2호
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• pp.129-146
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• 2019

The main goal of this work is to develop a numerical simulator to study an isothermal single-phase two-component flow in a naturally fractured oil reservoir, taking into account advection and diffusion effects. We use the Peng-Robinson equation of state with a volume translation to evaluate the properties of the components, and the discretization of the governing partial differential equations is carried out using the Finite Difference Method, along with implicit and first-order upwind schemes. This process leads to a coupled non-linear algebraic system for the unknowns pressure and molar fractions. After a linearization and the use of an operator splitting, the Conjugate Gradient and Bi-conjugated Gradient Stabilized methods are then used to solve two algebraic subsystems, one for the pressure and another for the molar fraction. We studied the effects of fractures in both the flow field and mass transport, as well as in computing time, and the results show that the fractures affect, as expected, the flow creating a thin preferential path for the mass transport.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.159-168
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• 2005

본 연구는 다양한 적층 배열을 갖는 비등방성을 보이는 첨단 복합 신소재 판구조물의 유한 차분 비선형 해석을 수행한다. 복잡한 편미분 방정식으로 표현되는 역학문제들을 수치해석 하는 경우 본 연구에서 사용한 유한차분법은 유한요소법에 비하여 체눈 생성 및 수치적분 과정을 피할 수 장점을 갖는다. 유한차분법을 이용한 많은 연구들은 단지 에너지 방법을 사용한 고정 혹은 단순 경계조건에 대하여 수행되었다. 그러나 이러한 접근방법은 자유경계에 대하여 불가피하게 발생하는 가상점 문제를 충분히 만족시킬 수 없다. 그러므로 본 연구에서는 임의의 경계조건을 갖는 비등방성 복합 적층한의 비선형 거동 문제를 보다 효과적으로 해결할 수 있는 유한차분식을 정식화 하였다. 적층 배열 변화를 비롯한 다양한 매개변수에 대하여 본 연구에서 제안한 접근방법을 사용하여 적층판의 복잡한 비선형 거동을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.265-274
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• 2018

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서의 곡선보 사용 증가가 이러한 구조물의 동적거동해석에 필요한 정확한 해법 발전에 괄목할 만한 기여를 해왔다. 탄성곡선 보의 안정성거동은 많은 연구자들의 한 과제분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한치분법이나 유한요소법으로 해결해왔다. 이러한 방법들은 복잡한 기하학적 구조 및 하중에 따른 격자점의 증가로 많은 컴퓨팅시간을 요구한다. 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중 은 컴퓨터 용량을 과도하게 사용할 뿐만 아니라, 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. DQM을 이용하여 곡선 보의 아크 축 신장을 고려한 내 평면 좌굴을 등분포 하중 하에서 해석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. DQM은 적은 격자점을 사용하고도 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었다 (0.3% 미만). 다양한 변경에 따른 새로운 결과가 또한 제시 되였고, 그 결과는 곡선 보의 좌굴거동에 중요한 역할을 보여주었고, 다른 수치해석결과 혹은 실험결과비교에 사용될 수 있다.