Symbolic-Numeric Algorithms for Computer Analysis of Spheroidal Quantum Dot Models

A computation scheme for solving elliptic boundary value problems with axially symmetric confining potentials using different sets of one-parameter basis functions is presented. The efficiency of the proposed symbolic-numerical algorithms implemented in Maple is shown by examples of spheroidal quantum dot models, for which energy spectra and eigenfunctions versus the spheroid aspect ratio were calculated within the conventional effective mass approximation. Critical values of the aspect ratio, at which the discrete spectrum of models with finite-wall potentials is transformed into a continuous one in strong dimensional quantization regime, were revealed using the exact and adiabatic classifications.Comment: 6 figures, Submitted to Proc. of The 12th International Workshop on Computer Algebra in Scientific Computing (CASC 2010) Tsakhkadzor, Armenia, September 5 - 12, 201

The asymptotic solution of a singularly perturbed Cauchy problem for Fokker-Planck equation

The asymptotic method is a very attractive area of applied mathematics. There are many modern research directions which use a small parameter such as statistical mechanics, chemical reaction theory and so on. The application of the Fokker-Planck equation (FPE) with a small parameter is the most popular because this equation is the parabolic partial differential equations and the solutions of FPE give the probability density function. In this paper we investigate the singularly perturbed Cauchy problem for symmetric linear system of parabolic partial differential equations with a small parameter. We assume that this system is the Tikhonov non-homogeneous system with constant coefficients. The paper aims to consider this Cauchy problem, apply the asymptotic method and construct expansions of the solutions in the form of two-type decomposition. This decomposition has regular and border-layer parts. The main result of this paper is a justification of an asymptotic expansion for the solutions of this Cauchy problem. Our method can be applied in a wide variety of cases for singularly perturbed Cauchy problems of Fokker-Planck equations.Асимптотические методы - очень важная область прикладной математики. Существует множество современных направлений исследований, в которых используется малый параметр, например статистическая механика, теория химических реакций и др. Использование уравнения Фоккера-Планка с малым параметром очень востребовано, поскольку это уравнение является параболическим дифференциальным уравнением в частных производных, а решения этого уравнения дают функцию плотности вероятности. В работе исследуется сингулярно возмущённая задача Коши для симметричной линейной системы параболических дифференциальных уравнений в частных производных с малым параметром. Мы предполагаем, что эта система является неоднородной системой тихоновского типа с постоянными коэффициентами. Цель исследования - рассмотреть эту задачу Коши, применить асимптотический метод и построить асимптотические разложения решений в виде двухкомпонентного ряда. Таким образом, это разложение имеет регулярную и погранслойную части. Основным результатом данной работы является обоснование асимптотического разложения для решений этой задачи Коши. Наш метод может быть применён для широкого круга сингулярно возмущённых задач Коши для уравнений Фоккера-Планка

Polynomial Lie algebra methods in solving the second-harmonic generation model: some exact and approximate calculations

We compare exact and SU(2)-cluster approximate calculation schemes to determine dynamics of the second-harmonic generation model using its reformulation in terms of a polynomial Lie algebra $su_{pd}(2)$ and related spectral representations of the model evolution operator realized in algorithmic forms. It enabled us to implement computer experiments exhibiting a satisfactory accuracy of the cluster approximations in a large range of characteristic model parameters.Comment: LaTex file, 13 pages, 3 figure