×

具有非齐次边界条件的多项时间分数阶扩散方程的反源问题。 (英语) Zbl 1478.35244号

摘要:本文致力于从部分含噪边界数据中识别具有非齐次边界条件的多项时间分数阶扩散方程中的空间相关源函数。用变分法证明了相应的正问题弱解的适定性。首先利用解析延拓技术和拉普拉斯变换研究了初值反问题的唯一性。然后,利用分数阶Duhamel原理导出了源反问题的唯一性。利用Levenberg-Marquardt正则化方法求解逆问题,得到近似源函数。数值算例表明了该方法在一维和二维情况下的有效性。

MSC公司:

35兰特 偏微分方程的逆问题
35K20码 二阶抛物型方程的初边值问题
35兰特 分数阶偏微分方程
65立方米 含偏微分方程初值和初边值问题反问题的数值方法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Luchko,Y.,广义多项时间分数阶扩散方程的初边值问题,数学分析与应用杂志,374,2,538-548(2011)·兹比尔1202.35339 ·doi:10.1016/j.jmaa.2010.08.048
[2] Liu,Y.,多项时间分数阶扩散方程的强最大值原理及其在反源问题中的应用,计算机与数学及其应用,73,1,96-108(2017)·Zbl 1368.35273号 ·doi:10.1016/j.camwa.2016.10.021
[3] 李,Z。;刘,Y。;Yamamoto,M.,带正常系数的多项时间分数阶扩散方程的初边值问题,应用数学与计算,257381-397(2015)·Zbl 1338.35471号 ·doi:10.1016/j.amc.2014.11.073
[4] 郑,M。;刘,F。;Anh,V。;Turner,I.,多项时间分数阶扩散方程的高阶谱方法,应用数学建模,40,7-8,4970-4985(2016)·Zbl 1459.65205号 ·doi:10.1016/j.apm.2015.12.011
[5] Jin,B。;拉扎罗夫,R。;刘,Y。;Zhou,Z.,多项时间分数阶扩散方程的Galerkin有限元方法,计算物理杂志,281825-843(2015)·Zbl 1352.65350号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.10.051
[6] Wang,W。;山本,M。;Han,B.,分数阶扩散方程反源问题再生核空间的数值方法,反问题,29,9,095009(2013)·Zbl 1296.65126号 ·doi:10.1088/0266-5611/29/9/095009
[7] 张志强。;Wei,T.,用截断法识别时间分数阶扩散方程中的未知源,应用数学与计算,219,11,5972-5983(2013)·Zbl 1273.65134号 ·doi:10.1016/j.amc.2012.12.024
[8] Wang,J.-G。;周,Y.-B。;Wei,T.,识别时间分数扩散方程空间相关源的两种正则化方法,应用数值数学,68,39-57(2013)·Zbl 1266.65161号 ·doi:10.1016/j.apnum 2013年1月13日
[9] Wei,T.等人。;Wang,J.-G.,用于后向时间分数阶扩散问题的修正准边值方法,ESAIM:数学建模和数值分析,48,2,603-621(2014)·Zbl 1295.35378号 ·doi:10.1051/m2安/2013107
[10] Wang,J.-G。;Wei,T.,识别时间分数扩散方程空间相关源的准可逆性方法,应用数学模型,39,20,6139-6149(2015)·Zbl 1443.35198号 ·doi:10.1016/j.apm.2015.01.019
[11] Zhang,Y。;Xu,X.,分数阶扩散方程的反源问题,反问题,27,3,文章035010(2011)·Zbl 1211.35280号 ·doi:10.1088/0266-5611/27/3/035010
[12] 魏,T。;Sun,L。;Li,Y.,多维时间分数扩散方程中反空间相关源项的唯一性,应用数学快报,6108-113(2016)·Zbl 1386.35481号 ·doi:10.1016/j.aml.2016.05.004
[13] 严晓波。;Wei,T.,确定时间分数阶扩散波方程中的空间相关源项,《应用数学学报》,165,1163-181(2020)·Zbl 1432.35232号 ·doi:10.1007/s10440-019-00248-2
[14] 江,D。;李,Z。;刘,Y。;Yamamoto,M.,时间分数阶扩散-平流方程的弱唯一延拓性质和相关反源问题,反问题,33,5,055013(2017)·Zbl 1372.35364号 ·doi:10.1088/1361-6420/aa58d1
[15] 李毅。;Sun,L。;张,Z。;Wei,T.,多项时间分数阶扩散方程中时间相关源项的识别,数值算法,82,4,1279-1301(2019)·Zbl 1442.65232号 ·doi:10.1007/s11075-019-00654-5
[16] 基尔巴斯,A。;Srivastava,H。;Trujillo,J.,《分数阶微分方程的理论与应用》(2006),阿姆斯特丹:爱思唯尔出版社·Zbl 1092.45003号
[17] Podlubny,I.,分数微分方程(1999),圣地亚哥:圣地亚哥学术出版社·兹比尔0918.34010
[18] 卢奇科,Y。;Gorenflo,R.,用卡普托导数求解分数阶微分方程的一种操作方法,越南数学学报,24,2,207-233(1999)·Zbl 0931.44003号
[19] 亚当斯,R.A。;Sobolev空间;学术出版社,《纯粹与应用数学》,65(1975),《纽约-朗顿:哈科特·布拉斯·乔瓦诺维奇的子公司》,出版商,纽约-朗登·Zbl 0314.46030号
[20] 李,X。;Xu,C.,时间分数扩散方程的时空谱方法,SIAM数值分析杂志,47,3,2108-2131(2009)·Zbl 1193.35243号 ·doi:10.1137/080718942
[21] 魏,T。;Wang,J.G.,分数扩散问题中罗宾系数的确定,应用数学建模,40,17-18,7948-7961(2016)·Zbl 1471.65127号 ·doi:10.1016/j.apm.2016.03.046
[22] Sun,L。;Wei,T.,时间分数阶扩散方程中零阶系数的识别,应用数值数学,111160-180(2017)·Zbl 1353.65102号 ·doi:10.1016/j.apnum.2016.09.005
[23] 库兰特,R。;Hilbert,D.,《数学物理方法》,I(1953),纽约,纽约:Interscience Publishers,Inc.,纽约,纽约·Zbl 0053.02805号
[24] Isakov,V.,偏微分方程的反问题,应用数学科学,127(2006),纽约:Springer-Verlag,纽约·Zbl 1092.35001号
[25] Lions,J.L。;Magenes,E.,非齐次边值问题和应用(1972),纽约:Springer-Verlag,纽约·Zbl 0227.35001号
[26] Brezis,H.,泛函分析,Sobolev空间和偏微分方程(2011),纽约:Springer,纽约·Zbl 1220.46002号
[27] Kirsch,A.,《反问题数学理论导论》,应用数学科学,120(1996),纽约:Springer-Verlag,纽约·Zbl 0865.35004号
[28] Levenberg,K.,用最小二乘法求解某些非线性问题的方法,应用数学季刊,2,2,164-168(1944)·Zbl 0063.03501号 ·doi:10.1090/qam/10666
[29] Marquardt,D.W.,《非线性参数最小二乘估计算法》,《工业和应用数学学会杂志》,11,2,431-441(1963)·兹比尔0112.10055 ·doi:10.1137/0111030
[30] Sun,L。;严,X。;Wei,T.,时间分数扩散方程中时间相关对流系数的识别,计算与应用数学杂志,346505-517(2019)·Zbl 1404.65145号 ·doi:10.1016/j.cam.2018.07.029
[31] Sun,L。;Zhang,Y。;Wei,T.,在多项时间分数阶扩散方程中恢复含时势函数,应用数值数学,135,228-245(2019)·Zbl 1412.35383号 ·doi:10.1016/j.apnum.2018.09.001
[32] Liao,K。;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 ·doi:10.1088/1361-6420/ab383f
[33] Morozov,V.A.,《解决错误提出问题的方法》(1984),纽约:Springer-Verlag出版社,纽约·Zbl 0549.65031号 ·doi:10.1007/978-1-4612-5280-1
[34] 汉克,M。;Hansen,P.,大型问题的正则化方法,调查。数学。工业。,3, 4, 253-315 (1993) ·Zbl 0805.65058号
[35] Murio,D.A.,时间分数阶扩散方程的隐式有限差分近似,计算机与数学应用,56,4,1138-1145(2008)·Zbl 1155.65372号 ·doi:10.1016/j.camwa.2008.02.015
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。