伊戈尔·莫雷特;保罗·诺瓦蒂 分数阶微分算子函数的Krylov子空间方法。 (英语) Zbl 1476.65083号 数学。计算。 88,编号315,293-312(2019). 本文主要研究选定微分算子的分数幂(作者使用了一个等价于Riesz分数导数的定义)。特别是,目标是计算此类运算符的函数。,它们的有理近似。为此,作者建议使用Krylov子空间方法,即所谓的shift-in-vert-Krylof方法:结合Arnoldi-like(resp.,Lanczos-like,因为所考虑的算子是自共轭的)正交归一化过程的移位和反转迭代。作者对其方法进行了收敛性分析,详细讨论了移位参数的选择,并给出了后验误差估计。本文最后进行了几个数值实验。审核人:马丁·普莱辛格(利伯雷克) 引用于12文件 MSC公司: 65J10型 线性算子方程的数值解 65平方米 含偏微分方程初值和初边值问题离散方程的数值解 35兰特 分数阶偏微分方程 关键词:Krylov方法;移位迭代;分数运算符;矩阵函数 软件:毫升 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{I.Moret}和\textit{P.Novati},数学。计算。88,编号315,293--312(2019;Zbl 1476.65083) 全文: 内政部 链接 参考文献: [1] 贝克曼,伯恩哈德;G\“uttel,Stefan,矩阵函数逼近的有理Arnoldi方法的超线性收敛性,Numer.Math.,121,2205-236(2012)·Zbl 1271.65059号 [2] 贝格曼(Bernhard Beckermann);Reichel,Lothar,通过Faber变换对矩阵函数进行误差估计和评估,SIAM J.Numer。分析。,47, 5, 3849-3883 (2009) ·Zbl 1204.65041号 [3] Brown,Peter N.,《Arnoldi和GMRES算法的理论比较》,SIAM J.Sci。统计师。计算。,12, 1, 58-78 (1991) ·Zbl 0719.65022号 [4] Burrage,Kevin;尼古拉斯·黑尔(Nicholas Hale);Kay,David,分数空间反应扩散方程的高效隐式有限元格式,SIAM J.Sci。计算。,34、4、A2145-A2172(2012)·Zbl 1253.65146号 [5] 德鲁斯金,V。;Knizhnerman,L.,计算对称矩阵函数的两种多项式方法,Zh。维奇尔。Mat.i Mat.Fiz公司。。美国S.R.计算。数学。和数学。物理。,29 29, 6, 112-121 (1991) (1989) ·Zbl 0719.65035号 [6] 弗拉基米尔·德鲁斯金;Knizhnerman,Leonid,扩展Krylov子空间:矩阵平方根和相关函数的近似,SIAM J.矩阵分析。申请。,19, 3, 755-771 (1998) ·Zbl 0912.65022号 [7] 弗拉基米尔·德鲁斯金;列奥尼德·克尼日内尔曼(Leonid Knizhnerman);Zaslavsky,Mikhail,使用带优化移位的有理Krylov子空间解决大规模进化问题,SIAM J.Sci。计算。,31, 5, 3760-3780 (2009) ·Zbl 1204.65042号 [8] 弗拉基米尔·德鲁斯金;乍得利伯曼;Zaslavsky,Mikhail,《关于进化问题的有理Krylov子空间约简中移位的自适应选择》,SIAM J.Sci。计算。,32, 5, 2485-2496 (2010) ·Zbl 1221.65255号 [9] Ellacott,S.W.,Faber级数的计算及其在复平面数值多项式逼近中的应用,数学。公司。,40, 162, 575-587 (1983) ·Zbl 0512.65018号 [10] 恩格尔(Engel)、克劳斯·约琴(Klaus-Jochen);Nagel,Rainer,线性发展方程的单参数半群,数学研究生教材194,xxii+586 pp.(2000),Springer-Verlag,纽约·Zbl 0952.47036号 [11] Erd A.Erdelyi编辑,《积分变换表》,McGraw-Hill,纽约,1954年·Zbl 0055.36401号 [12] Freund,Roland,关于一类复非厄米矩阵的共轭梯度型方法和多项式预条件,Numer。数学。,57285-312(1990年)·兹比尔0702.65034 [13] 安德烈亚斯·弗洛默;G“uttel,Stefan;Schweitzer,Marcel,矩阵Stieltjes函数重启Krylov子空间方法的收敛性,SIAM J.矩阵分析应用,35,4,1602-1624(2014)·Zbl 1316.65040号 [14] Garrapa,Roberto,二参数和三参数Mittag-Lefler函数的数值计算,SIAM J.Numer。分析。,53, 3, 1350-1369 (2015) ·Zbl 1331.33043号 [15] 罗伯托·加拉帕;Popolizio,Marina,实线上广义Mittag-Lefler函数的评估,高级计算。数学。,39, 1, 205-225 (2013) ·Zbl 1272.33020号 [16] 沃尔克·格林;Gugat,Martin,通过预解级数逼近半群和相关算子函数,SIAM J.Numer。分析。,48, 5, 1826-1845 (2010) ·Zbl 1222.65052号 [17] G“uttel,Stefan,矩阵函数的有理Krylov近似:数值方法和最优极点选择,GAMM-Mitt.,36,1,8-31(2013)·Zbl 1292.65043号 [18] Gukni S.G“uttel和L.Knizhnerman,马尔可夫函数有理Arnoldi近似的自动参数选择,Proc.Appl.Math.Mech.11(2011),15-18。 [19] G“uttel,Stefan;Knizhnerman,Leonid,Cauchy-Stieltjes矩阵函数的黑盒有理Arnoldi变量,BIT,53,3,595-616(2013)·Zbl 1276.65026号 [20] 尼古拉斯·黑尔(Nicholas Hale);尼古拉斯·J·海姆。;Trefethen,Lloyd N.,《计算》({\bf A}^\alpha,\\log({\bf A})),以及通过轮廓积分实现的相关矩阵函数,SIAM J.Numer。分析。,46, 5, 2505-2523 (2008) ·Zbl 1176.65053号 [21] 马利斯·霍奇布鲁克;Ostermann,Alexander,指数积分器,Acta Numer。,19, 209-286 (2010) ·Zbl 1242.65109号 [22] 伊利·c,M。;刘,F。;特纳,I。;Anh,V.,分数空间扩散方程的数值近似。一、 分形。计算应用程序。分析。,8, 3, 323-341 (2005) ·Zbl 1126.26009号 [23] 伊利·c,M。;刘,F。;特纳,I。;Anh,V.,分数空间扩散方程的数值近似。二、。在非齐次边界条件下,Fract。计算应用程序。分析。,9,4333-349(2006年)·兹比尔1132.35507 [24] Kni0 L.Knizhnerman,《关于Lanczos方法适应光谱》,研究笔记,里奇菲尔德:斯伦贝谢-多尔研究所,1995年。 [25] Knizhnerman,L.,Lanczos和Arnoldi方法对谱的适应性,或为什么两个Krylov子空间方法强大,Chebyshevski \u\iSb.,3,2(4),141-164(2002)·Zbl 1106.65030号 [26] Knizhnerman,L。;Simoncini,V.,矩阵函数计算的扩展Krylov子空间方法的新研究,Numer。线性代数应用。,17, 4, 615-638 (2010) ·Zbl 1240.65154号 [27] 马特·内斯,塞尔索;米盖尔·桑兹(Miguel Sanz);帕斯特,哈维尔,多值线性算子的函数微积分和分数幂,大阪数学杂志。,37, 3, 551-576 (2000) ·Zbl 0979.47013号 [28] Moret,Igor,Rational Lanczos对矩阵平方根和相关函数的近似,Numer。线性代数应用。,16, 6, 431-445 (2009) ·Zbl 1224.65124号 [29] 莫雷特,I。;Novati,P.,《矩阵指数的RD-有理逼近》,BIT,44,3,595-615(2004)·Zbl 1075.65062号 [30] 莫雷特,伊戈尔;Novati,Paolo,关于矩阵Mittag-Lefler函数的Krylov子空间方法的收敛性,SIAM J.Numer。分析。,49, 5, 2144-2164 (2011) ·Zbl 1244.65065号 [31] 莫雷特,伊戈尔;Popolizio,Marina,矩阵函数的重新启动移位和反转Krylov方法,Numer。线性代数应用。,21, 1, 68-80 (2014) ·Zbl 1324.65079号 [32] Novati,Paolo,使用指数积分器的限制分母有理Arnoldi方法,SIAM J.矩阵分析。申请。,32, 4, 1537-1558 (2011) ·Zbl 1247.65093号 [33] Ortigueira,Manuel Duarte,Riesz势算子和分数中心导数反演,国际数学杂志。数学。科学。,艺术ID 48391,12页(2006年)·Zbl 1122.26007号 [34] Podlubny,Igor,分数微分方程,科学与工程数学198,xxiv+340 pp.(1999),学术出版社,Inc.,加州圣地亚哥·Zbl 0924.34008号 [35] 斯坦芬·桑科。;安纳托利·基尔巴斯(Anatoly A.Kilbas)。;Marichev,Oleg I.,分数积分和导数,xxxvi+976 pp.(1993),Gordon and Breach Science Publishers,Yverdon·Zbl 0818.26003号 [36] Schwe M.Schweitzer,用于矩阵函数逼近的多项式和扩展Krylov子空间方法中的重新启动和误差估计,博士论文(2016)。 [37] 范登·埃索夫(Jasper van den Eshof);Hochbruck,Marlis,将Lanczos近似预处理为矩阵指数,SIAM J.Sci。计算。,1438-1457年4月27日(2006年)·兹比尔1105.65051 [38] 杨琼。;刘,F。;Turner,I.,具有Riesz空间分数导数的分数偏微分方程的数值方法,应用。数学。型号。,34, 1, 200-218 (2010) ·Zbl 1185.65200号 [39] 杨倩倩;伊恩·特纳(Ian Turner);刘发旺;Ili \'c,Milos,求解二维时空分数扩散方程的新型数值方法,SIAM J.Sci。计算。,33, 3, 1159-1180 (2011) ·Zbl 1229.35315号 [40] 于庆余,刘凤,I.Turner和K.Burrage,三类二维时空分数阶Bloch-Torley方程的数值研究,Cent。欧洲物理杂志。11 (2013), 646-665. 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。