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ITP'10 - Interactive Theorem Proving, Edinburgh : United Kingdom (2010)
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Formal Proof of a Wave Equation Resolution Scheme: the Method Error
Sylvie Boldo 1, 2, François Clément ( ) 3, Jean-Christophe Filliâtre 1, 2, Micaela Mayero 4, 5, Guillaume Melquiond 1, 2, Pierre Weis 3
(11/07/2010)

Popular finite difference numerical schemes for the resolution of the one-dimensional acoustic wave equation are well-known to be convergent. We present a comprehensive formalization of the simplest one and formally prove its convergence in Coq. The main difficulties lie in the proper definition of asymptotic behaviors and the implicit way they are handled in the mathematical pen-and-paper proofs. To our knowledge, this is the first time such kind of mathematical proof is machine-checked.
1 :  PROVAL (INRIA Saclay - Ile de France)
INRIA – Université Paris XI - Paris Sud – CNRS : UMR
2 :  Laboratoire de Recherche en Informatique (LRI)
CNRS : UMR8623 – Université Paris XI - Paris Sud
3 :  ESTIME (INRIA Paris-Rocquencourt)
INRIA
4 :  Laboratoire d'informatique de Paris-nord (LIPN)
CNRS : UMR7030 – Université Paris XIII - Paris Nord
5 :  ARENAIRE (Inria Grenoble Rhône-Alpes / LIP Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme)
INRIA – CNRS : UMR5668 – Université Claude Bernard - Lyon I – École Normale Supérieure - Lyon
Informatique/Logique en informatique

Mathématiques/Analyse numérique
partial differential equation – acoustic wave equation – numerical scheme – Coq formal proofs
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