Для идентификации экстремумов разностных решений уравнений в частных производных применяется схема сортировки с взаимно однозначным соответствием входных и выходных индексов сортируемых элементов [2]. К программе сортировки подсоединяется условный оператор, локализующий все минимумы среди элементов входной последовательности. Фиксируется любое меньшее половины минимального расстояния между минимумами. Условие локализации всех минимальных в -окрестности значений дискретизированной функции одной переменной на равномерной сетке с шагом примет вид [2]: . Здесь – элемент массива входных индексов, располагаемого в порядке отсортированных по неубыванию значений функции, образующих одномерный массив. Условие означает, что в -окрестности узла с индексом нет индекса входного элемента, который бы превосходил элемент с индексом . Максимумы локализуются аналогично [5].Без принципиальных затруднений схема переносится на случай вычисления экстремумов функций двух и более переменных [2, 3]. Описанная схема переносится на случай идентификации всех экстремумов разностных решений уравнений в частных производных. Пусть, например, рассматривается задача о свободных колебаниях струны:
, (1)
где краевые и начальные условия заданы соответственно в виде:
, (2)
Пусть задача определена в области , для которой строится равномерная прямоугольная сетка:. Обозначив через значения сеточной функции, приходим к разностной схеме . Пусть , тогда
(3)
где ; Дополнив (3) значениями на нулевом слое и значениями на границе в соответствии с условиями (2), и аппроксимируя производную для подсчета на первом слое, получим явную формулу второго порядка точности для вычисления недостающих значений на первом слое: , Пусть каким-либо способом осуществлен процесс вычислений (3) при фиксированных и (или и ), т.е. получена таблица значений – приближенный каркас решения . Известно [1], что условие (или ) обеспечивает устойчивость схемы и сходимость решения при в условиях (2). Как только сформирована таблица значений , она интерпретируется как дискретная функция двух переменных , которая стандартно поступает на вход метода, и для нее без принципиальных затруднений идентифицируются все искомые нули и экстремумы.
Для нахождения минимумов полученной сеточной функции выполняется проход в направлении оси вдоль -го столбца прямоугольной сетки, во время которого находится минимальное по строкам значение , этот минимум заносится на вход сортировки как -й элемент сортируемого одномерного массива. К выходу процедуры подсоединяется оператор локализации минимума. Оператор идентифицирует каждый узел , в проекции - окрестности которого на нет узлов, доставляющих значения элементов, предшествующие в отсортированном массиве. Значение локализованной абсциссы точки минимума дает привязку к локализуемой точке двумерного минимума, оно фиксируется и аналогичным образом локализуется ордината , в которой идентифицируется минимум значения сеточной функции (3).Более детально схема описывается непосредственно [4,5].
В общем случае, предложенная схема идентифицирует все локальные и глобальные экстремумы разностных решений уравнений в частных производных второго порядка на прямоугольной сетке произвольной размерности. Схема может быть перенесена на уравнения более высокого порядка.