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多组学整合分析CABLES1在肿瘤中的作用

多组学整合分析CABLES1在肿瘤中的作用

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作者：邢自豪暨南大学

学位级别：硕士

目的:CABLES1作为cdk5和c-Abl的底物和衔结蛋白,被证明在非小细胞肺癌、肠癌、子宫内膜癌、卵巢癌中有低表达和抑癌作用,但是是否在很多肿瘤中都有类似的作用。本文旨在研究CABLES1的mRNA表达、拷贝数、甲基化和突变这些分子特征在很多... 详细信息

目的:CABLES1作为cdk5和c-Abl的底物和衔结蛋白,被证明在非小细胞肺癌、肠癌、子宫内膜癌、卵巢癌中有低表达和抑癌作用,但是是否在很多肿瘤中都有类似的作用。本文旨在研究CABLES1的mRNA表达、拷贝数、甲基化和突变这些分子特征在很多肿瘤中是否有变化和对临床病人生存和预后的影响,以及CABLES1的拷贝数和甲基化是否在肿瘤中会影响到CABLES1的mRNA表达水平,并且CABLES1的mRNA表达、拷贝数、甲基化这些多组学特征能否使用机器学习建立预测模型来预测病人的生存时间。方法:使用Linux命令行从TCGA数据库中下载33种肿瘤的mRNA表达转录组数据、拷贝数数据、甲基化数据、突变数据和临床数据。使用R语言分析CBALES1在33种肿瘤中的mRNA表达水平,使用R语言中的edgeR包做CABLES1的mRNA表达在肿瘤组织和正常组织中的差异表达分析。使用edgeR包做CABLES1的mRNA表达在不同肿瘤分期和不同临床状态的差异表达分析。使用R语言中的survival包做CBALES1的mRNA的高表达与低表达在肿瘤病人中的生存分析。使用R语言分析33种肿瘤中的CABLES1的拷贝数水平,使用survival包做CBALES1的拷贝数扩增、正常和缺失在肿瘤病人中的生存分析。使用R语言中的corr函数做CBALES1的拷贝数水平跟其mRNA表达水平的相关性分析。使用R语言和python分析33种肿瘤中CBALES1的甲基化水平,使用R语言中的limma包做CABLES1在肿瘤组织和正常组织的差异甲基化位点分析,使用R语言中的DMRcate包做CABLES1在肿瘤组织和正常组织的差异甲基化区域的分析。使用corr函数做CABLES1的甲基化水平跟其mRNA表达水平的相关性分析。使用R语言中的genvisR做33种肿瘤中的CBALES1的突变分析。分析CBALES1在不同肿瘤中的突变频率和突变类型。使用Python中的sklearn机器学习库中的Adaboost,regression trees,随机森林和GBRT三种机器学习方法和CABLES1的mRNA表达水平,拷贝数和甲基化数据构建预测模型来预测肿瘤病人的生存时间。结果:***1在GBM(多形性胶质母细胞瘤)、LUSC(肺鳞状细胞癌)、PCPG(肾上腺癌)、HNSC(头颈部鳞癌)、LUAD(肺腺癌)、KICH(嫌色细胞癌)、THCA(甲状腺癌)、BLCA(膀胱癌)、CESC(胆癌)、BRCA(乳腺癌)、KIRC(肾透明细胞癌)、KIRP(乳头状肾细胞癌)、READ(直肠癌)、CHOL(胆癌)、ESCA(食管癌)这些癌种中的肿瘤组织中的mRNA表达水平比正常组织中低;CABLES1在HNSC头颈癌中mRNA的低表达对肿瘤患者的预后较差。在头颈癌中,CABLES1在癌症持续恶化的患者中表达较低,在肿瘤得到治愈或缓解的肿瘤中表达较高。CABLES1在肿瘤侵入周围神经组织的肿瘤患者中的mRNA表达较低。***1在READ、TCTG(睾丸癌)、COAD(结肠癌)、ACC(腺样囊性癌)、SKCM(皮肤癌)、LGG(低恶性度脑胶质细胞瘤)、KIRC、BRCA(乳腺癌)、PRAD(前列腺癌)、LIHC(肝癌)、KIRP这些癌种中存在拷贝数缺失的情况。在BRCA、KIRP中CABLES1的拷贝数缺失的病人的预后较差。在READ、COAD、OV、HNSC、ESCA、STAD(胃癌)、UVM(眼癌)、LUAD、SKCM、PAAD(胰腺癌)、KIRP、UCS(子宫癌)、KIRC、BRCA癌种中CABLES1的拷贝数水平跟CABLES1的mRNA表达水平有着较强的相关性。***1在大多数肿瘤中甲基化水平较低,在LGG、ACC、GBM中CABLES1的转录起始位点上游的甲基化平均水平较高,在LGG、ACC中CABLES1的转录起始位点下游的甲基化水平较高。CABLES1的转录起始位点下游的平均甲基化水平在PAAD、READ、SARC(软组织癌)、UCS、ACC、BRCA、CESC(宫颈鳞状细胞癌)、COAD、KICH(嫌色细胞癌)、KIRC、KIRP、LAML中与CABLES1的mRNA表达有着较强的负相关性。CABLES1的转录起始位点上游5kb内的平均甲基化水平在PAAD、PCPG、SARC、THYM、UCS、ACC、CESC、ESCA、KIRC、KIRP、LAML(骨髓癌)、LGG、LIHC、LUAD中与CABLES1的mRNA表达有着很强的负相关性。在KIRP乳头状肾细胞癌中CABLES1的第21009位的甲基化水平在肿瘤组织中较高,同时此甲基化位点的高甲基化水平造成患者的预后较差,在HNSC头颈癌中,CABLES1的转录起始位点位点上游第31位的高甲

关键词： CABLES1 TCGA mRNA表达拷贝数甲基化机器学习

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Hermite插值型二维三角小波

Hermite插值型二维三角小波

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作者：张驰西安建筑科技大学

学位级别：硕士

在高等数学的理论中，三角级数（傅立叶级数）的研究一直占有着重要的地位，而在应用数学的发展史上，小波分析作为一门新兴学科越来越被重视。但是，怎样将三角级数与小波联系起来既如何构造三角小波是一个难点。1995年，Ewald Quak在... 详细信息

在高等数学的理论中，三角级数（傅立叶级数）的研究一直占有着重要的地位，而在应用数学的发展史上，小波分析作为一门新兴学科越来越被重视。但是，怎样将三角级数与小波联系起来既如何构造三角小波是一个难点。1995年，Ewald Quak在他发表的论文《Trigonometric Wavelets For Hermite Interpolation》中对一维Hermite插值型三角小波空间进行了研究，并对其性质作出了详细的推导。然而，时至今日，一维三角小波空间已不能满足理论与实践的需要，而对多维三角小波空间的研究却引起了众多学者的关注。本论文便是对二维Hermite插值型三角小波空间的精细刻画。全文共分四部分，主要内容安排如下：前言部分主要介绍了小波分析的研究背景、研究现状和研究难点以及在本论文中作者要完成的工作。第一章详细论述了小波的基本概念以及小波变换的可变时频窗，也介绍了小波的其他方面，如多分辨分析、小波的分解与重构算法和双正交小波等。第二章主要研究二维可分离小波空间。从张量积的概念出发构造二维可分离多分辨分析与二维尺度空间与小波空间的基函数，最后给出了二元函数的分解与重构公式。第三章首先介绍了二重傅立叶级数及其收敛性，然后通过二维Dirichlet核来构造二维Hermite插值型尺度函数与小波函数，定义了二维Hermite插值算子，最后给出了双尺度方程与小波尺度方程以及尺度函数与小波函数的插值性质。它们用来计算小波尺度方程和双尺度方程的系数。

关键词：三角级数 Dirichlet核 Hermite插值算子三角小波

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HOXC11在结肠癌中的作用研究

HOXC11在结肠癌中的作用研究

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作者：李尧暨南大学

学位级别：硕士

目的:同源盒(Homeobox,HOX)基因编码的转录因子在进化上高度保守对肿瘤的发生发展过程起到非常重要的调节作用。目前据研究报道同源盒基因HOXC11在一些肿瘤中表现为异常的高表达并参与了恶性肿瘤的形成,结直肠癌是全球最常见消化道恶性... 详细信息

目的:同源盒(Homeobox,HOX)基因编码的转录因子在进化上高度保守对肿瘤的发生发展过程起到非常重要的调节作用。目前据研究报道同源盒基因HOXC11在一些肿瘤中表现为异常的高表达并参与了恶性肿瘤的形成,结直肠癌是全球最常见消化道恶性肿瘤之一,在所有恶行肿瘤中发病率和死亡率分别位居第三位和第四位,然而HOXC11在结肠癌中的作用依然还不清楚。因此本论文的研究目的旨在阐明HOXC11基因在结肠癌发生发展过程中的作用。方法:1.基于TCGA数据库,使用R语言编程分析在结肠癌组织中HOXC11的m RNA表达水平数据和其临床预后的信息。通过实时荧光定量PCR技术分别检测人结肠癌细胞株和正常肠上皮细胞株的m RNA表达水平。2.通过CRISPR/Cas9基因编辑系统,分别构建稳定敲除HOXC11基因单克隆细胞株SW480和SW1116。为了探究HOXC11基因对结肠癌细胞的增殖生长和迁移的作用,利用体外和体内实验分别检测细胞表型的变化,实验方法包括MTT、细胞克隆形成、细胞迁移、细胞药敏、裸鼠体内成瘤实验。3.将稳定敲除HOXC11基因的单克隆细胞株SW480进行RNA-seq测序,通过生物信息学方法筛选在敲除HOXC11细胞后差异表达的基因,进一步将差异表达的基因进行KEGG通路富集分析。结果:1.生物信息学分析表明HOXC11的m RNA表达水平在结肠癌组织中显著高表达且与结肠癌病人的临床预后不良紧密相关。实时荧光定量PCR检测HOXC11的m RNA表达水平在结肠癌细胞株中显著上调。2.在单克隆细胞株SW480和SW1116中稳定敲除HOXC11后,体外实验表明结肠癌细胞的增殖生长和迁移能力明显减弱,此外在体内实验中裸鼠的肿瘤生长速度明显减慢,但是对5-FU、cisplatin、docetaxol、doxorubicin、erastin、RSL3药物的敏感性无影响。***-seq测序结果分析发现在SW480细胞中敲除HOXC11后,总共筛选166个差异表达基因,其中86个基因表达同时下调,52个基因表达同时上调。差异表达基因主要富集在MHC类抗原加工提呈相关信号通路、ECM受体相互作用和TNF信号通路等。结论:生物信息学分析表明HOXC11的m RNA表达水平在结肠癌组织中显著高表达且与结肠癌病人的临床预后不良紧密相关。HOXC11的m RNA表达水平在结肠癌细胞株中显著上调,体内外实验表明HOXC11能促进结肠癌细胞的增殖生长和迁移,从而发挥促癌基因的作用。尽管异常表达的HOXC11基因导致恶性肿瘤形成的分子作用机制目前还不清楚,但是我们首次发现了HOXC11基因作为促癌基因在结肠癌诊断方面可能充当一个有价值和前景的生物标志物。

关键词：结肠癌 HOXC11 CRISPR/Cas9 恶性肿瘤生物标志物

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图像纹理识别的小波方法

图像纹理识别的小波方法

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作者：魏恒东西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着计算机处理性能的提高和实际应用的需要，人们对数字图像处理的要求越来越高．图像纹理识别是图像分析的重要内容，提高纹理图像的识别率具有很高的实用价值。小波分析是一门新的应用数学学科，本文对图像纹理识别小波方法进行研究... 详细信息

随着计算机处理性能的提高和实际应用的需要，人们对数字图像处理的要求越来越高．图像纹理识别是图像分析的重要内容，提高纹理图像的识别率具有很高的实用价值。小波分析是一门新的应用数学学科，本文对图像纹理识别小波方法进行研究，得到了一系列结果。全文共分四章，每章的主要内容如下：第一章简述本文所用小波分析的一些基础知识以及图像纹理识别的发展和研究现状，讨论小波分析在图像纹理识别中的应用方法，提出应用多小波进行纹理识别的必要性。第二章研究纹理识别的几种方法，通过对这些方法的对比分析，说明选择适当小波基函数是小波应用的关键所在。第三章研究纹理识别中最优小波基的选取原则。最优小波基的选择是小波理论及其应用的重要课题，研究表明对于图像纹理识别，小波基的对称性、正交性和紧支性与小波的处理能力之间有密切的联系，说明应用同时具有正交性、对称性和紧支性的小波能得到较高的识别率。第四章从多小波的正交性、逼近性出发，介绍多小波的相关性质。由于多小波的处理会产生一定的混叠效应，介绍了消除这种影响的平衡多小波和多小波预处理方法。由于采集设备和环境的差异，所得到的同一幅图像往往具有不同的旋转角和伸缩变换。本章提出了旋转、伸缩不变图像纹理识别的小波方法，把图像处理中常用的对数极坐标方法用于具有伸缩、旋转变换的纹理图像，得到具有行平移的图像，给出了消除行平移的多小波小波包算法以消除行平移的影响，有效地提取纹理图像的能量特征进行识别。实验表明多小波纹理识别算法由于小波基同时具有正交性、对称性、紧支性等性质，所得识别率高于其它方法。

关键词：纹理识别多小波小波包平移不变

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Shearlet变换在图像融合中的应用研究

Shearlet变换在图像融合中的应用研究

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作者：张卓西安建筑科技大学

学位级别：硕士

近年来，图像融合在机器视觉、目标识别、遥感等各个领域都得到广泛的应用．本文将Shearlet变换应用于图像融合中，研究新的算法．实验结果表明，与传统的算法相比较，无论是视觉效果还是客观评估标准，本文提出的算法融合效果较好． ... 详细信息

近年来，图像融合在机器视觉、目标识别、遥感等各个领域都得到广泛的应用．本文将Shearlet变换应用于图像融合中，研究新的算法．实验结果表明，与传统的算法相比较，无论是视觉效果还是客观评估标准，本文提出的算法融合效果较好．首先，研究了多聚焦图像融合．根据多聚焦图像的成像特点，提出了一种基于Shearlet变换的自适应图像融合规则，该算法主要以图像的平均梯度和空间频率来控制参量．在医学图像融合中，根据医学图像成像特点，提出了一种基于区域匹配度的融合规则，实验证明了本文算法融合的图像具有更高的清晰度和更加丰富的细节信息．其次，研究了红外图像与可见光图像融合．根据红外图像与可见光图像的成像特点以及人类视觉系统特性，提出了PCNN与Shearlet变换相结合的图像融合算法，该算法是以空间频率为PCNN的链接强度并结合图像可见度，实验证明本文算法能有效保留图像的特性并适合人类视觉和机器感知．最后，研究了全色图像与多光谱图像融合．根据全色图像与多光谱图像的成像特点，结合HSV色彩空间的特点，提出了一种HSV与Shearlet变换相结合的图像融合算法,该算法在空间分辨率和光谱特性两方面达到了良好的平衡．实验证明本文算法融合的图像具有更佳的融合性能和视觉效果．

关键词：图像融合 Shearlet变换平均梯度空间频率 HSV色彩空间

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Shearlet变换在图像边缘检测中的应用研究

Shearlet变换在图像边缘检测中的应用研究

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作者：岳彦刚西安建筑科技大学

学位级别：硕士

边缘是图像最基本的特征之一。边缘检测是计算机视觉领域和图像处理中最重要的研究内容之一，是图像测量技术研究的热点。目前在边缘检测领域已经提出了许多方法，但是至今提出的相关理论和方法尚存在不足之处，在某些具体情况下仍然无... 详细信息

边缘是图像最基本的特征之一。边缘检测是计算机视觉领域和图像处理中最重要的研究内容之一，是图像测量技术研究的热点。目前在边缘检测领域已经提出了许多方法，但是至今提出的相关理论和方法尚存在不足之处，在某些具体情况下仍然无法很好的检测出目标物体的边缘。小波依靠其自身优良的多尺度分析和“时频”特性，为检测图像的边缘提供了有效的方法。但是小波变换仅能表示出图像中的点状奇异，并不能有效的表示图像的曲线奇异。Shearlet变换是一种新的多尺度几何分析工具，它解决了小波变换不能够很好的描述多维数据几何特性的难题，可以对二维图像进行最优逼近。本文结合Shearlet变换理论与传统边缘检测算子理论，提出两种新的图像边缘检测算法。首先，综述了Shearlet理论的研究背景、发展历程以及当前研究的现状，概述了Shearlet的概念与性质以及在图像处理方面的应用实例。其次，重点论述了Canny准则和Canny边缘检测算法，阐述了Canny边缘检测算法的具体实现过程，并分析了传统的Canny算法的优缺点，在此基础上提出了基于Shearlet变换和改进的Canny算子的边缘检测算法，并通过对实验结果的分析，说明了本文提出的边缘检测方法的有效性。最后，通过研究医学CT图像的成像特点，将Shearlet变换与LOG算子结合，提出了一种新的边缘检测方法。将本方法应用到医学CT图像的边缘检测中，通过MATLAB仿真实验验证了方法的有效性。

关键词：图像边缘检测 Shearlet变换改进的Canny算子小波变换医学CT图像

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高阶常微分方程以及泊松方程和双调和方程的三角小波数值解

高阶常微分方程以及泊松方程和双调和方程的三角小波数值解

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作者：甘涛西安建筑科技大学

学位级别：硕士

在调和分析的理论研究中,三角级数一直扮演着重要角色.同样,在小波分析的发展史上,三角小波也占据着重要位置.三角小波同时具有三角级数良好逼近性和小波局部性的优点,是三角级数与小波完美结合的产物,已被广泛应用于众多领域.本文利用... 详细信息

在调和分析的理论研究中,三角级数一直扮演着重要角色.同样,在小波分析的发展史上,三角小波也占据着重要位置.三角小波同时具有三角级数良好逼近性和小波局部性的优点,是三角级数与小波完美结合的产物,已被广泛应用于众多领域.本文利用三角小波配置法对高阶常微分方程以及泊松方程和双调和方程进行数值解的研究,拓宽了小波在微分方程数值求解方面的应用,为微分方程的数值求解提供了一种方法.本文首先利用三角小波定义及分部积分法和数学归纳法研究了三角小波的积分公式,为三角小波数值求解微分方程做了前期准备工作;其次利用三角小波及其积分,运用小波配置法研究了四个高阶常微分方程,运用二维张量积小波配置法研究了六个满足不同边界条件的二维泊松方程和二维双调和方程,其基本思想是先将微分方程中出现的最高阶导函数用截断三角小波级数近似表示,然后对该三角小波级数进行数次积分并结合边界条件得到低阶导函数和未知函数的三角小波级数形式,之后选取配置点将由三角小波级数表示的微分方程转换成线性方程组,通过求解线性方程组,得到三角小波系数,进而得出三角小波数值解.最后通过Matlab编程得到微分方程数值解与精确解在配置点处的误差,验证了三角小波求解本文中微分方程方法的可行性、有效性.

关键词：三角小波高阶常微分方程泊松方程双调和方程配置法张量积

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应用CRISPR-Cas9技术敲除ABCG2对结直肠癌细胞S1-M1-80的恶性生物学行为的研究

应用CRISPR-Cas9技术敲除ABCG2对结直肠癌细胞S1-M1-80的恶性生物...

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作者：陈耀暨南大学

学位级别：硕士

背景:CRISPR(Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats)即规律间隔成簇短回文重复序列,它能抵御入侵的病毒和外源DNA,通过sg RNA引导Cas9核酸内切酶切割其定位的双链DNA,达到敲除的效果;ABCG2基因高表达与肿瘤多药... 详细信息

背景:CRISPR(Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats)即规律间隔成簇短回文重复序列,它能抵御入侵的病毒和外源DNA,通过sg RNA引导Cas9核酸内切酶切割其定位的双链DNA,达到敲除的效果;ABCG2基因高表达与肿瘤多药耐药性密切相关,在癌细胞中过表达ABCG2将引起多耐药性导致治疗失败,然而却少有报道它在结直肠癌中除了多耐药性外和其他恶性生物行为的关系,本研究通过应用CRISPR-Cas9敲除ABCG2基因观察其对结直肠癌的多药耐药性和其他恶性生物行为的影响。方法:1、构建Lenti CRISPR v2载体;2、构建ABCG2敲除细胞株;3、MTT法检测稳定敲除细胞株对药物敏感性的改变;4、药物积累实验评估稳定敲除细胞株外排功能性的改变;5、通过MTT法、流式细胞术、划痕实验、Transwell侵袭实验、软琼脂糖克隆形成实验检测细胞生物行为的改变。结果:1、Lenti CRISPR v2载体构建成功;2、ABCG2稳定敲除细胞株构建成功;3、ABCG2基因敲除细胞株的药物敏感性提高;4、敲除ABCG2使结直肠癌细胞胞内药物积累增加;5、敲除ABCG2对结直肠癌细胞生长的影响不大,显著使细胞周期分布,迁移、侵袭克隆形成能力都减弱。结论:应用CRISPR-Cas9技术敲除ABCG2能抑制结直肠癌的恶性生物学行为。

关键词： CRISPR-Cas9 ABCG2 多耐药性肿瘤恶性生物学行为

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积分方程的小波解法

积分方程的小波解法

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作者：易亮西安建筑科技大学

学位级别：硕士

小波分析是近年来科学研究的热点之一,被称为现代傅立叶分析的重大突破,它在信号处理、图像处理、量子场论、数值分析等众多领域中有着广泛的应用.在数值分析中,许多基本函数被用来估计积分方程的解,如正交基和小波.Haar小波和Legendre... 详细信息

小波分析是近年来科学研究的热点之一,被称为现代傅立叶分析的重大突破,它在信号处理、图像处理、量子场论、数值分析等众多领域中有着广泛的应用.在数值分析中,许多基本函数被用来估计积分方程的解,如正交基和小波.Haar小波和Legendre小波是性质非常好的一类小波,它们在展开函数时都具有快速收敛性. 本文运用这两类小波来求解Fredholm-Volterra方程.建立了Haar小波和Legendre小波的算子矩阵,利用Haar小波和Legendre小波方法求解积分方程的基本思想是将求解积分方程的问题转化为求解一组代数方程组的问题. 由于积分方程多出现在物理、工程等诸多应用性研究领域,且解析形式的解难以求出,因此研究其数值解具有重要意义.

关键词： Haar小波 Legendre小波算子矩阵 Fredholm-Volterra方程

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微分方程的小波方法

微分方程的小波方法

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作者：邓丽媛西安建筑科技大学

学位级别：硕士

小波分析是新兴的数学分支,它作为一种新的分析方法,是调和分析几十年来工作的结晶。现在,小波分析已成为科学研究和工程技术应用中涉及面极其广泛的一个热门话题。在数学领域,小波分析是数值分析强有力的工具,能简捷、有效地求解微分... 详细信息

小波分析是新兴的数学分支,它作为一种新的分析方法,是调和分析几十年来工作的结晶。现在,小波分析已成为科学研究和工程技术应用中涉及面极其广泛的一个热门话题。在数学领域,小波分析是数值分析强有力的工具,能简捷、有效地求解微分方程和积分方程,亦能很好地求解线性问题和非线性问题。本文对微分方程的小波方法进行研究,得到了一系列结果。全文共分四章,每章的主要内容如下: 第一章简述本文所用小波分析的一些基础知识以及微分方程的基本理论,讨论小波分析在微分方程中的应用,提出应用正交小波基对微分方程进行求解的可行性。第二章研究微分方程的数值解法,主要分为三个部分进行说明:常微分方程初值问题和边值问题的数值解法;偏微分方程的差分方法;偏微分方程的有限元方法。通过一些典型、常用、有效的数值方法来阐明构造数值方法的基本思想。第三章主要针对正交多分辨分析定义下的Haar小波、利用正余弦构造出来的Sinecosine小波和CAS小波、由正交多项式构造出来的Legendre小波和Chebyshev小波的性质进行讨论,建立其相应的算子矩阵。在一维CAS正交小波基的基础上,利用张量积构造出二维CAS正交小波基,讨论其性质,并建立算子矩阵。第四章利用多种正交小波基,对有限长梁的微分方程、常系数对流扩散方程以及Winkler弹性地基上薄板弯曲问题的控制微分方程进行求解。小波的局部化特征使得小波方法能精确分辨问题的解,同时可随着尺度的增大,收敛速度的加快,从而更加有效地求解微分方程,克服了求解微分方程的许多经典方法中,由于计算量大,收敛速度慢等原因造成的计算困难。

关键词：小波分析微分方程 Wavelet-Galerkin方法正交小波基

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