×

利用部分边界柯西数据同时识别时间分数阶扩散波方程中的三个参数。 (英语) Zbl 1508.35207号

摘要:本文致力于从部分边界柯西观测数据同时确定一维时间分数阶扩散波方程中的分数阶、初始通量速度和边界Neumann数据。我们利用Mittag-Lefler函数和拉普拉斯变换的一个新结果,结合解析延拓,证明了这个反问题的唯一性结果。然后,我们在贝叶斯框架下使用迭代正则化集合卡尔曼方法对反问题进行数值求解。通过四个数值算例验证了该算法的有效性和稳定性。

MSC公司:

35立方厘米 PDE的反问题
35兰特 分数阶偏微分方程
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 分数阶微积分及其应用·Zbl 1009.65085号
[2] 查达,N.K。;Iglesias,医学硕士。;罗伊宁,L。;Stuart,A.M.,集合卡尔曼反演的参数化,逆问题,34,5,055009(2018)·Zbl 1515.62041号
[3] 陈,A。;Li,C.P.,分数阶扩散波方程的数值解,数值。功能。分析。最佳。,37, 1, 19-39 (2016) ·Zbl 1382.65236号
[4] 科特,S.L。;Dashti,M。;Stuart,A.M.,偏微分方程贝叶斯反问题的近似,SIAM数值分析杂志,48,1,322-345(2010)·Zbl 1210.35284号
[5] Dashti,M。;哈里斯·S。;Stuart,A.,贝叶斯反问题的贝索夫先验,arXiv预印本arXiv:1105.0889(2011)
[6] Dashti,M。;Stuart,A.M.,椭圆反问题的不确定性量化和弱近似,SIAM数值分析杂志,49,6,2524-2542(2011)·Zbl 1234.35309号
[7] 杜,R。;曹伟荣。;Sun,Z.Z.,分数阶扩散波方程的紧致差分格式,应用。数学。型号。,34, 10, 2998-3007 (2010) ·Zbl 1201.65154号
[8] Evensen,G.,《求解反问题的迭代集合平滑器分析》,计算地球科学,22,3,885-908(2018)·Zbl 1405.86018号
[9] Fujiwara,D.,一些二阶椭圆微分算子分数幂域的具体表征,日本科学院学报,43,2,82-86(1967)·Zbl 0154.16201号
[10] 龚,X.H。;Wei,T.,时间分数扩散波动方程中时间相关源项的重构,科学与工程中的反问题,27,111577-1594(2019)·Zbl 1465.65089号
[11] Gorenflo,R。;Kilbas,A.A。;Mainardi,F。;Rogosin,S.V.,Mittag-Leffler函数,相关主题和应用,2(2014),Springer·Zbl 1309.33001号
[12] 郭,L。;Narayan,A。;Yan,L。;Zhou,T.,加权近似fekete点:最小二乘多项式近似抽样,SIAM科学计算杂志,40,1,A366-A387(2018)·Zbl 1382.41005号
[13] B.I.亨利。;Langlands,麻省理工学院。;Wearne,S.L.,棘神经元树突的分数电缆模型。,《物理评论快报》,100,12,128103(2008)
[14] Iglesias,M.A.,水库模型中集合数据同化的迭代正则化,计算地球科学,19,1,177-212(2015)·Zbl 1330.86015号
[15] Iglesias,M.A.,pde约束反问题的正则化迭代集合kalman方法,反问题,32,2,025002(2016)·Zbl 1334.65110号
[16] Iglesias,医学硕士。;法律,K。;Stuart,A.M.,反问题的集合卡尔曼方法,反问题,29,4,045001(2013)·Zbl 1311.65064号
[17] Iglesias,医学硕士。;Lin,K。;卢,S。;Stuart,A.M.,统计线性逆问题的基于滤波器的方法,arXiv预印本arXiv:1512.01955(2015)
[18] 姜浩。;刘,F。;特纳,I。;Burrage,K.,有限域中多项时间分数阶扩散波/扩散方程的分析解,计算。数学。申请。,64, 10, 3377-3388 (2012) ·兹比尔1268.35124
[19] 姜永杰。;Ma,J.T.,时间分数阶偏微分方程的高阶有限元方法,科学中国数学,235,235和3285-3290(2011)·兹比尔1216.65130
[20] 凯皮奥,J。;Somersalo,E.,《统计与计算反问题》,160(2006),Springer Science&Business Media·Zbl 0927.35134号
[21] 基尔巴斯,A.A.A。;Srivastava,H.M。;Trujillo,J.J.,《分形微分方程的理论和应用》(2006),爱思唯尔:爱思唯尔阿姆斯特丹·Zbl 1092.45003号
[22] Li,G.S。;Zhang,D.L。;贾小中。;Yamamoto,M.,时间分数阶扩散方程中空间相关扩散系数和分数阶的同时反演,反问题,29,6,065014(2013)·Zbl 1281.65125号
[23] Liao,K.F。;Wei,T.,同时识别时间分数阶扩散波方程中的分数阶和空间源项,反问题,35,11,115002(2019)·Zbl 1442.65230号
[24] Lin,Y.M。;Xu,C.J.,时间分数阶扩散方程的有限差分/谱近似,计算物理杂志,225,2,1533-1552(2007)·Zbl 1126.65121号
[25] 刘建杰。;Yamamoto,M.,时间分数阶扩散方程的一个反向问题,应用分析,89,11,1769-1788(2010)·Zbl 1204.35177号
[26] 刘建杰。;山本,M。;Yan,L.,关于分数阶扩散过程反问题的唯一性和重构,应用数值数学,87,1-19(2015)·Zbl 1302.65215号
[27] 刘建杰。;山本,M。;Yan,L.L.,关于通过分布测量重建时间分数扩散过程的未知含时边界源,反问题,32,1,015009(2016)·Zbl 1332.35397号
[28] Luchko,Y.,时间分数扩散方程的最大值原理及其应用,分数微积分与应用分析,14,1,110-124(2011)·Zbl 1273.35297号
[29] 梅茨勒,R。;Klafter,J.,分数阶扩散方程的边值问题,物理A统计力学及其应用,278,1-2,107-125(2000)
[30] 梅茨勒,R。;Klafter,J.,《异常扩散的随机行走指南:分数动力学方法》,Phys。代表,339,1,1-77(2000)·Zbl 0984.82032号
[31] 梅茨勒,R。;Klafter,J.,《接近热平衡的次扩散输运:从朗之万方程到分数扩散》,《物理评论E统计物理等离子体流体和相关跨学科主题》,61,6 Pt A,6308-6311(2000)
[32] Murio,D.A.,时间分数扩散方程的隐式有限差分近似,计算机与数学及其应用,56,4,1138-1145(2008)·Zbl 1155.65372号
[33] Podlubny,I.,分数微分方程,科学与工程数学(1999)·Zbl 0918.34010号
[34] Povstenko,Y.,科学家和工程师的线性分数阶扩散波方程(2015),Springer·Zbl 1331.35004号
[35] 拉贝托,M。;Scalas,E。;Mainardi,F.,《高频金融数据中的等待时间和回报:实证研究》,《物理统计力学及其应用》,314,1-4,749-755(2002)·Zbl 1001.91033号
[36] 阮,Z.S。;张伟。;Wang,Z.W.,时间分数阶扩散方程分数阶和空间相关源项的同时反演,应用数学与计算,328365-379(2018)·Zbl 1427.65228号
[37] 坂本,K。;Yamamoto,M.,分数阶扩散波方程的初值/边值问题及其在一些反问题中的应用,《数学分析与应用杂志》,382,1,426-447(2011)·Zbl 1219.35367号
[38] 什什科娃,K。;Slodička,M.,时间分数波方程中时间相关源的识别,应用数值数学,121,1-17(2017)·Zbl 1372.65264号
[39] 索科洛夫,I.M。;Klafter,J.,《从扩散到反常扩散:爱因斯坦布朗运动之后的一个世纪》,《混沌》,15,2,26103(2005)·Zbl 1080.82022号
[40] Stuart,A.M.,《反问题:贝叶斯视角》,数字学报,19451-559(2010)·Zbl 1242.65142号
[41] 孙振中。;Wu,X.N.,扩散波系统的全离散差分格式(2006),爱思唯尔科学出版社·Zbl 1094.65083号
[42] 魏,T。;Zhang,Y.,有界区域中时间分数阶扩散波方程的反向问题,计算。数学。申请。,75, 10, 3632-3648 (2018) ·Zbl 1417.35224号
[43] 魏,T。;Zhang,Z.Q.,时间分数阶扩散方程柯西问题的稳定数值解,边界元工程分析,40,128-137(2014)·Zbl 1297.65115号
[44] Wyss,W.,分数扩散方程,数学物理杂志,27,2782-2785(1986)·Zbl 0632.35031号
[45] 西安,J。;Wei,T.,用最终时间数据确定时间分数阶扩散波问题中的初始数据,计算机和数学及其应用(2019年)·Zbl 1443.35179号
[46] Yan,L。;Guo,L.,使用(L_1-)最小化的反问题贝叶斯解的随机配置算法,SIAM科学计算杂志,37,3,A1410-A1435(2015)·Zbl 1328.65200号
[47] Yan,L。;张永新,贝叶斯反问题基于代理方法的收敛性分析,反问题,33,12,125001(2017)·Zbl 1383.65009号
[48] 尤斯特,S.B。;Acedo,L。;Lindenberg,K.,反应-再扩散过程中的反应前沿,物理评论E统计非线性和软物质物理学,69,3 Pt 2,036126(2004)
[49] 尤斯特,S.B。;林登伯格,K。;Ruiz-Lorenzo,J.J.,《次扩散限制反应》,化学物理,284,1-2,169-180(2002)
[50] 张永新。;贾建新。;Yan,L.,时空分数扩散方程非线性逆问题的贝叶斯方法,逆问题,34,121125002(2018)·Zbl 1412.35384号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。