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时间分数阶扩散方程逆随机源问题的PhaseLift数值解。 (英语) Zbl 1475.35432号

本文考虑一维随机时间分数阶扩散方程的以下初边值问题:\开始{align*}&\partial_t^\alpha u(x,t)-\partial _{xx}u(x,t)=F(t)\dot{W} _x(x),\quad(x,t)\in(0,1)\times\mathbb{右}_+, \\&u(x,0)=0,\quad x \in[0,1]\\&\partial_x u(0,t)=0,\quad u(1,t)=0,\quad t\in\mathbb{右}_+,\结束{align*}其中,\(\partial_t^\alpha\)表示关于变量\(t)的阶数\(0<\alpha<1)的Caputo分数导数,并且\(F)是满足\(F(0)=0)的确定函数。此外,(W_x)是满足(x,y\In(0,1))和(dot)的空间布朗运动{W} _x(x)\)表示\(W_x \)的形式导数,称为白噪声。作者推导了以下频域等效问题的格林函数:\开始{align*}&\partial_{xx}U(x,\omega)-(\text{i}\omega{W} _x(x),\quad x\in(0,1),\\omega\in\mathbb{R}\\&\partial_x U(0,\omega)=0,\quad U(1,\omega)=0;\quad\omega\in\mathbb{R},\结束{align*}其中,\(\hat{F}\)表示\((-\infty,0)\)中\(F\)的零延伸的傅里叶变换。这为显示直接问题的妥善性提供了必要的工具。随后,考虑了逆问题,即从(t>0)的测量数据(u(0,t))中重建随机源的扩散系数(F)。结果表明,模\(\vert\hat{F}(\omega)\vert\)是由数据\(\mathbb{V}[U(0,\omega)]\)唯一且不稳定的。还讨论了逆问题的相位恢复。本文最后给出了一些数值例子,利用有限差分方法对问题进行离散化,并使用正则化凸优化方案作为稳定器。

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49立方米 基于非线性规划的数值方法
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