The paper considers the question of the possibility of recovering symmetric stable states of a bistable medium in the inverse problem for a nonlinear singularly perturbed autowave equation by data given on the position of an autowave front propagating through it. It is shown that under certain conditions, this statement of the problem is ill-posed in the sense of the non-uniqueness of the solution. A regularizing approach to its solution was proposed.

The paper considers the features of numerical reconstruction of the advection coefficient when solving the coefficient inverse problem for a nonlinear singularly perturbed equation of the reaction-diffusion-advection type. Information on the position of a reaction front is used as data of the inverse problem. An important question arises: is it possible to obtain a mathematical connection between the unknown coefficient and the data of the inverse problem? The methods of asymptotic analysis of the direct problem help to solve this question. But the reduced statement of the inverse problem obtained by the methods of asymptotic analysis contains a nonlinear integral equation for the unknown coefficient. The features of its solution are discussed. Numerical experiments demonstrate the possibility of solving problems of such class using the proposed methods.

The work continues a series of articles devoted to the peculiarities of solving coefficient inverse problems for nonlinear singularly perturbed equations of the reaction-diffusion-advection-type with data on the position of the reaction front. In this paper, we place the emphasis on some problems of the numerical solving process. One of the approaches to solving inverse problems of the class under consideration is the use of methods of asymptotic analysis. These methods, under certain conditions, make it possible to construct the so-called reduced formulation of the inverse problem. Usually, a differential equation in this formulation has a lower dimension/order with respect to the differential equation, which is included in the full statement of the inverse problem. In this paper, we consider an example that leads to a reduced formulation of the problem, the solving of which is no less a time-consuming procedure in comparison with the numerical solving of the problem in the full statement. In particular, to obtain an approximate numerical solution, one has to use the methods of the numerical diagnostics of the solution’s blow-up. Thus, it is demonstrated that the possibility of constructing a reduced formulation of the inverse problem does not guarantee its more efficient solving. Moreover, the possibility of constructing a reduced formulation of the problem does not guarantee the existence of an approximate solution that is qualitatively comparable to the true one. In previous works of the authors, it was shown that an acceptable approximate solution can be obtained only for sufficiently small values of the singular parameter included in the full statement of the problem. However, the question of how to proceed if the singular parameter is not small enough remains open. The work also gives an answer to this question.

No abstract

Асимптотика стационарного решения с внутренним переходным слоем для системы типа ФитцХью-Нагумо Мельникова А.А., Аргун Р.Л. получена 15 июня 2016Аннотация. Важной частью развития современной биофизики является создание адекватных математических моделей процессов в живой природе. Процессы свертывания крови, распростране-ния нервного импульса, сокращение сердечной мышцы, формирования структур в живой природе относятся к типу автоволновых. Для описания автоволновых процессов в активных средах часто применяется система уравнений ФитцХью-Нагумо. При решении соответствующей математиче-ской задачи стандартно используются численные методы. Но автоволновые решения с резкими градиентами требуют применения ресурсоемких алгоритмов. Задачи такого типа целесообразно исследовать аналитическими методами. В данной работе для получения приближенного решения сингулярно возмущенной системы типа ФитцХью-Нагумо применяется асимптотический метод теории контрастных структур. Метод позволяет редуцировать нелинейную систему уравнений к ряду задач, которые решаются аналитически или устойчивыми численными алгоритмами. В ра-боте получено асимптотическое приближение стационарного автоволнового решения нелинейной системы и определена формула, задающая локализацию внутренних переходных слоев. Для оцен-ки результатов проведено сравнение с численным решением. Описанное в работе применение тео-рии контрастных структур к исследованию моделей активных сред может быть использовано для аналитического исследования других подобных систем, совершенствования имеющихся моделей и повышения эффективности численных расчетов.Ключевые слова: асимптотика, малый параметр, сингулярные возмущения, внутренний пере-ходный слой, система активатор-ингибитор Для цитирования: Мельникова А.А., Аргун Р.Л., "Асимптотика стационарного решения с внутренним переход-ным слоем для системы типа ФитцХью-Нагумо", Моделирование и анализ информационных систем, 23:5 (2016), 559-567.