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时空变系数分数阶偏微分方程初边值问题的数值方法。 (英语) Zbl 1459.65202号

摘要:本文提出用Haar小波运算矩阵(HWOM)来求解一类时空变系数Caputo意义分数阶偏微分方程的初边值问题\[\开始{split}\sum_{i=1}^n\theta_i\frac{\partial^{\gamma_i}u(x,t)}{\particalt^{\gamma_i{}=v(x,t)\frac}\partial ^\alpha u(x、t)}{\partitalx^\alfa}+d(x,d)\frac{\paratil^\betau0<x<1,四0<t\leq 1,\结束{拆分}\标记{1}\]作为的扩展M.U.雷曼R.A.汗同上,第37号,第7号,5233–5244(2013年;Zbl 1427.65299号)]在[loc.cit.]中,我们得到了一个矩阵(L)而不是(Q_\alpha)。处理边界条件时。利用分数阶积分运算矩阵和Hadamard乘积,对时空系数处理算法进行了改进,并对HWOM的时空维数进行了误差分析。一些数值结果与精确解进行了比较,以表明该方法的效率和精度。

MSC公司:

65M70型 偏微分方程初值和初边值问题的谱、配置及相关方法
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
65T60型 小波的数值方法
35兰特 分数阶偏微分方程
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Podlubny,I.,分数微分方程(1999),学术出版社:纽约学术出版社·Zbl 0918.34010号
[2] 李,X。;Xu,M。;Jiang,X.,带移动边界的时间分数阶扩散方程的同伦摄动方法,应用。数学。计算。,208, 434-439 (2009) ·Zbl 1159.65106号
[3] 杨琼。;刘,F。;Turner,I.,具有riesz空间分数导数的分数阶偏微分方程的数值方法,应用。数学。型号。,34, 200-218 (2010) ·Zbl 1185.65200号
[4] 陈,S。;蒋,X。;刘,F。;Turner,I.,Riesz空分电报方程的高阶无条件稳定差分格式,J.Compute。申请。数学。,278, 119-129 (2015) ·Zbl 1304.65202号
[5] 蒋,X。;Yu,X.M.,无序分形介质中瞬时点源引起的分数反常扩散分析,国际非最小力学杂志。,41, 156-165 (2006)
[6] Ray,S.S.,解分数阶fisher型方程的两种可靠方法,包括haar小波方法和最优同伦渐近方法,J.Phys。Conf.序列号。,574, 012131 (2015)
[7] 庄,P。;刘,F。;特纳,I。;Gu,Y.T.,求解一维空间分数Boussinesq方程的有限体积和有限元方法,应用。数学。型号。,38, 3860-3870 (2014) ·Zbl 1429.65233号
[8] 风扇,W.P。;Jiang,X.Y.,具有分数热通量条件的一维时间分数热波方程的参数估计,物理学报。Sin-Ch.编辑,63140202-1402302(2014)
[9] 齐,H。;蒋,X.,时空分数阶Cattaneo扩散方程的解,Physica A.,3901876-1883(2011)·Zbl 1225.35253号
[10] 庄,P。;刘,F。;Anh,V。;特纳,I.,反常次扩散方程隐式数值方法的新解和分析技术,SIAM J.Numer。分析。,46, 1079-1095 (2008) ·兹比尔1173.26006
[11] Feng,L.B。;庄,P。;刘,F。;Turner,I.,双边空间分数阶扩散方程新有限体积方法的稳定性和收敛性,应用。数学。计算。,257, 52-65 (2015) ·Zbl 1339.65144号
[12] 陈,S。;刘,F。;庄,P。;Anh,V.,分数阶福克普朗克方程的有限差分近似,应用。数学。型号。,33, 256-273 (2009) ·Zbl 1167.65419号
[13] Wyss,W.,分数Black-Scholes方程,Frac。计算应用程序。分析。,3, 51-61 (2000) ·Zbl 1058.91045号
[14] 宋,L。;王伟,分数Black-Scholes期权定价模型的有限差分解法,文章摘要。申请。分析。,45, 1-16 (2013) ·Zbl 1291.91235号
[15] Sabatelli,L。;基廷,S。;达德利,J。;Richmond,P.,《金融市场中的等待时间分布》,《欧洲物理学》。J.B.,27,273-275(2002)
[16] Magin,R.L。;Ingo,C。;Colon-Perez,L。;Triplett,W。;Mareci,T.H.,利用分数阶导数和熵表征多孔生物组织中的异常扩散,Micropor。中胚层。材料,178,39-43(2013)
[17] Meerschaert,M.M。;Tadjeran,C.,双边空间分数阶偏微分方程的有限差分逼近,应用。数字。数学。,56, 80-90 (2006) ·Zbl 1086.65087号
[18] Meerschaert,M.M。;谢夫勒,H.P。;Tadjeran,C.,二维分数阶色散方程的有限差分方法,J.Compute。物理。,211, 249-261 (2006) ·Zbl 1085.65080号
[19] 苏·L·J。;王伟强。;Xu,Q.Y.,分数阶色散方程的有限差分方法,应用。数学。计算。,216, 3329-3334 (2010) ·Zbl 1193.65158号
[20] Yildirim,A。;Kocak,H.,求解时空分数平流-弥散方程的同调摄动方法,Ad.水资源。,32, 1711-1716 (2009)
[21] Hosseini,M.M.,解非线性微分代数方程的Adomian分解方法,应用。数学。计算。,181, 1737-1744 (2006) ·Zbl 1106.65071号
[22] 莫马尼,S。;Odibat,Z.,时空分数阶平流扩散方程的数值解,Numer。方法。第部分。D.E.,24,1416-1429(2008)·Zbl 1148.76044号
[23] EI-Kalla,I.L.,应用于一类非线性积分方程的Adomian方法的收敛性,应用。数学。计算。,21, 372-376 (2008) ·Zbl 1145.65114号
[24] Rehman,M.U。;Khan,R.A.,线性分数阶偏微分方程初值和边值问题的数值解,应用。数学。型号。,37, 5233-5244 (2013) ·Zbl 1427.65299号
[25] Wang,L.F。;马永平。;Meng,Z.J.,数值求解分数阶偏微分方程的Haar小波方法,应用。数学。计算。,227, 66-76 (2014) ·Zbl 1364.65213号
[26] 魏建新。;Chen,Y.M。;李,B.F。;Yi,M.X.,利用haar小波求解变系数时空分数对流扩散方程,芝加哥商品交易所,89481-495(2012)·Zbl 1356.65271号
[27] Rehman,M.U。;Khan,R.A.,求解分数阶微分方程边值问题的数值方法,应用。数学。型号。,36, 894-907 (2012) ·Zbl 1243.65095号
[28] Chen,Y.M。;Wu,Y.B.,一类变系数分数阶对流扩散方程的小波方法,J.Compute。Sci-neth,1146-149(2010)
[29] 陈,C.F。;Xiao,C.H.,求解集总和分布参数系统的Haar小波方法,IEE P-Contr。塞罗。四月。,144, 87-94 (1997) ·Zbl 0880.93014号
[30] 埃尔法尼安,M。;Gachpazan,M.,利用rh小波的运算矩阵求解混合fredholm-volterra积分方程,SeMA,69,25-36(2015)·Zbl 1344.65122号
[31] 斯托亚诺维奇,M。;Gorenflo,R.,非线性二项时间分数阶扩散波问题,非线性分析。,11, 3512-3523 (2010) ·Zbl 1203.35289号
[32] Kilbas,A.A。;Srivastava,H.M。;Trujillo,J.J.,分数微分方程的理论和应用,数学研究,204(2006),Elsevier:Elsevier Amsterdam·Zbl 1092.45003号
[33] 甘德哈里,M.A.M。;Ranjbar,M.,通过将分数阶偏微分方程转换为NLP问题来求解该方程的数值方法,计算。数学。申请。,65, 975-982 (2013) ·Zbl 1266.90181号
[34] 乌丁,M。;Haq,S.,Rbfs时间分数阶偏微分方程近似方法,Commun。非线性科学。数字。模拟。,16, 4208-4214 (2011) ·Zbl 1220.65145号
[35] 周,F。;Xu,X.,第二类切比雪夫小波对流扩散方程的数值解,应用。数学。计算。,247, 353-367 (2014) ·Zbl 1339.65198号
[36] Li,Y.L。;Zhao,W.W.,分数阶积分的Haar小波运算矩阵及其在求解分数阶微分方程中的应用,Appl。数学。计算。,216, 2276-2285 (2010) ·Zbl 1193.65114号
[37] 基里克曼,A。;Z.A.阿齐兹。;Zhour,A.,分数阶微积分的Kronecker运算矩阵及其应用,应用。数学。计算。,187, 250-265 (2007) ·Zbl 1123.65063号
[38] 霍恩,R.A。;Johnson,C.R.,矩阵分析(1985),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 0576.15001号
[39] 马贾克,J。;Shvartsman,B.S。;Kirs,M。;波拉克,M。;Herranen,H.,基于haar小波的离散化方法的收敛定理,Compos。结构。,126, 227-232 (2015)
[40] Lepik,U.,借助二维haar小波求解偏微分方程,计算。数学。申请。,61, 1873-1879 (2011) ·Zbl 1219.65169号
[41] Khader,M.M.,关于分数阶扩散方程的数值解,Commun。非线性科学。数字。模拟。,16, 2535-2542 (2011) ·Zbl 1221.65263号
[42] 金,D。;马,F。;姚,H.,Rimann-Liouville分数阶微积分的定义及其性质,《哈尔滨规范》。大学,27,20-22(2011)
[43] 布·W。;Tang,Y。;Yang,J.,多项时间分数阶对流扩散方程的有限元多重网格法,国际J模型。模拟。科学。计算。,6, 1540001 (2015)
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