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一种求解分数阶非局部边值问题的高效运算矩阵技术。 (英语) Zbl 1497.92373号

摘要:本文讨论了基于分数阶拉格朗日多项式构造运算矩阵方法来解决化学反应器理论中分数阶非局部边值问题。在所提出的数值技术中,首先,我们确定整数导数和分数导数的运算矩阵。利用得到的运算矩阵和节点配置,我们得到了一个代数方程组,它可以很容易地求解该系统的未知系数。并对所提出的方法进行了收敛性分析。一些数值算例表明,即使使用少量分数阶拉格朗日多项式,该方法也简单易行,具有较高的精度。

MSC公司:

92E20型 化学中的经典流动、反应等
34B10号机组 常微分方程的非局部和多点边值问题
34A08号 分数阶常微分方程
15A99号 基本线性代数
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Magin,RL,《生物工程中的分数微积分》(2006),雷丁:贝格尔屋,雷丁
[2] 医学博士Ortigueira,分数线性系统简介。第2部分:离散时间案例,IEE Proc。视觉。图像信号处理。,147, 1, 71-78 (2000) ·doi:10.1049/ip-vis:20000273
[3] 密勒,KS;Ross,B.,《分数微积分和分数微分方程导论》(1993),纽约:威利出版社,纽约·Zbl 0789.26002号
[4] Podlubny,I.,《分数微分方程:分数导数、分数微分方程、其求解方法及其应用简介》(1999),圣地亚哥:圣地亚哥学术出版社·Zbl 0924.34008号
[5] A.A.Kilbas,H.M.Srivastava,J.J.Trujillo,分数阶微分方程的理论与应用。收录于:《北荷兰数学研究》第204卷,Elsevier Publsihers BV,阿姆斯特丹(2006)·Zbl 1092.45003号
[6] 段,J-S;瑞奇·R。;巴利亚努,D。;Wazwaz,A-M,《adomian分解方法及其在分数阶微分方程中的应用综述》,Commun。压裂。计算,373-99(2012)
[7] 贾法里,H。;Daftardar-Gejji,V.,使用adomian分解求解非线性分数阶微分方程组,J.Compute。申请。数学。,196, 644-651 (2006) ·Zbl 1099.65137号 ·doi:10.1016/j.cam.2005.10.017
[8] Wu,G-C,求解分数阶非线性微分方程的分数阶变分迭代法,计算。数学。申请。,61, 2186-2190 (2011) ·Zbl 1219.65085号 ·doi:10.1016/j.camwa.2010.09.010
[9] Odibat,ZM;Momani,S.,变分迭代法在分数阶非线性微分方程中的应用,国际期刊《非线性科学》。数字。模拟。,2006年7月27日·Zbl 1401.65087号 ·doi:10.1115/IJNSNS.2006.7.1.27文件
[10] 库马尔,S。;Gupta,V.,变分迭代法在求解模糊时间分数扩散方程中的应用,神经网络。计算。申请。,33, 24, 17659-17668 (2021) ·doi:10.1007/s00521-0621-06354-3
[11] O.阿卜杜勒·阿齐兹。;哈希姆,I。;Momani,S.,同伦摄动法在分数ivps中的应用,J.Compute。申请。数学。,216, 574-584 (2008) ·Zbl 1142.65104号 ·doi:10.1016/j.cam.2007.06.010
[12] 奥迪巴特,Z。;莫马尼,S。;Xu,H.,求解非线性分数阶微分方程的同伦分析方法的可靠算法,应用。数学。型号。,34, 593-600 (2010) ·Zbl 1185.65139号 ·doi:10.1016/j.apm.2009.06.025
[13] 袁璐,L.,用切比雪夫小波求解非线性分数阶微分方程,Commun。非线性科学。数字。模拟。,15, 2284-2292 (2010) ·Zbl 1222.65087号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2009.09.020
[14] 多哈,E。;布拉维,A。;Ezz-Eldien,S.,《一种新的雅可比运算矩阵:求解分数阶微分方程的应用》,应用。数学。型号。,36, 4931-4943 (2012) ·Zbl 1252.34019号 ·doi:10.1016/j.apm.2011.12.031
[15] 乌尔·雷赫曼,M。;Khan,RA,解分数阶微分方程的legendre小波方法,Commun。非线性科学。数字。模拟。,16, 4163-4173 (2011) ·Zbl 1222.65063号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2011.01.014
[16] Saadatmandi,A.,分数阶导数的Bernstein运算矩阵及其应用,应用。数学。型号。,38, 1365-1372 (2014) ·Zbl 1427.65134号 ·doi:10.1016/j.apm.2013.08.007
[17] Sabermani,S。;Ordokhani,Y。;Yousefi,S.,基于分数阶拉格朗日多项式的数值方法,用于求解一类分数阶微分方程,计算。申请。数学。,373846-3868(2018)·Zbl 1404.65078号 ·doi:10.1007/s40314-017-0547-5
[18] 陈,C。;Fife,P.,固体相变的非局部模型,高级数学。科学。申请。,10, 821-849 (2000) ·Zbl 0977.74044号
[19] Furter,J。;Grinfeld,M.,《人口动力学中的局部与非局部相互作用》,J.Math。生物学,27,65-80(1989)·Zbl 0714.92012号 ·doi:10.1007/BF00276081
[20] Lacey,A.,非局部问题建模欧姆加热中的热失控。第二部分:爆破和失控渐近性的一般证明,《欧洲药典》。数学。,6, 201-224 (1995) ·Zbl 0849.35058号 ·doi:10.1017/S095679250001807
[21] 库什曼,J。;Xu,H。;邓,F.,物理和化学异质性的非局部反应迁移:定位误差,水资源。决议,312219-2237(1995)·doi:10.1029/95WR01396
[22] Dehghan,M.,《受非局部规范约束的二阶抛物方程的有效技术》,附录。数字。数学。,52,39-62(2005年)·Zbl 1063.65079号 ·doi:10.1016/j.apnum.2004.02.002
[23] Zaheeruddin,M。;M.Ahsan。;艾哈迈德·W·。;汗,EM;Emad,A。;Abdel-Haleem,各向异性和非均匀介质中非局部边值问题的无网格分析,数学,8,11,2045(2020)·doi:10.3390/路径8112045
[24] 婴儿,G。;彼得拉马拉,P。;Tenuta,M.,化学反应器理论中产生的非局部bvp正解的存在性和局部化,Commun。非线性科学。数字。模拟。,19, 7, 2245-2251 (2014) ·Zbl 1457.34043号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2013.11.009
[25] 马库斯。;Amundson,NR,化学反应器理论中出现的非线性边值问题,国际期刊Differ。Equ.、。,4102-113(1968年)·Zbl 0155.13301号 ·doi:10.1016/0022-0396(68)90050-8
[26] N.Madbouly,McGhee,G.Roach,Adomian对化学反应器理论中产生的hammerstein积分方程的方法。申请。数学。计算。117(2-3), 241-249 (2001) ·Zbl 1023.65143号
[27] Rashidinia,J。;Zarebnia,M.,《hammerstein积分方程数值解的新方法》,应用。数学。计算。,185, 1, 147-154 (2007) ·Zbl 1110.65126号 ·doi:10.1016/j.amc.2006.07.017
[28] 库马尔,S。;Sloan,IH,《hammerstein积分方程的一种新的搭配型方法》,数学。计算。,48, 178, 585-593 (1987) ·Zbl 0616.65142号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1987-0878692-4
[29] 哈希米扎德,E。;Rostami,M.,用sinc-配置法数值求解混合型hammerstein积分方程,J.Compute。申请。数学。,279, 31-39 (2015) ·Zbl 1306.65291号 ·doi:10.1016/j.cam.2014.10.019
[30] 拉扎吉,M。;Ordokhani,Y.,通过合理化haar函数求解非线性volterra hammerstein积分方程,数学。问题。工程师,7,2,205-219(2001)·Zbl 0990.65152号 ·doi:10.1155/S1024123X01001612
[31] A.Horvat-Marc,C.Ţical,绝热管式化学反应器理论中出现的问题的解决方案定位,Carpathian J.Math。(2004) 187-192 ·Zbl 1086.47520号
[32] Saadatmandi,A。;拉扎吉,M。;Dehghan,M.,非线性两点边值问题的Sinc-galerkin解及其在化学反应器理论中的应用,数学。计算。型号。,42, 11-12, 1237-1244 (2005) ·Zbl 1085.65065号 ·doi:10.1016/j.mcm.2005.04.008
[33] 阿里,MR;Baleanu,D.,解决绝热管式化学反应器理论产生的边值问题的新小波方法,国际生物数学杂志。,2050059年7月13日(2020年)·Zbl 07336044号 ·doi:10.1142/S179352452050059X
[34] 耿,F。;Cui,M.,求解非局部分数次边值问题的再生核方法,应用。数学。莱特。,25, 818-823 (2012) ·Zbl 1242.65144号 ·doi:10.1016/j.aml.2011.10.025
[35] 艾哈迈德,B。;Sivasundaram,S.,关于分数阶非线性积分微分方程的四点非局部边值问题,应用。数学。计算。,217, 480-487 (2010) ·Zbl 1207.45014号 ·doi:10.1016/j.amc.2010.05.080
[36] 钟伟。;Lin,W.,分数阶微分方程的非局部和多点边值问题,计算。数学。申请。,59, 1345-1351 (2010) ·Zbl 1189.34036号 ·doi:10.1016/j.camwa.2009.06.032
[37] 乌尔·雷赫曼,M。;Khan,RA,分数阶微分方程多点边值问题解的存在唯一性,应用。数学。莱特。,23, 1038-1044 (2010) ·Zbl 1214.34007号 ·doi:10.1016/j.aml.2010.04.033
[38] Bai,Z.,关于非局部分数次边值问题的正解,非线性分析。理论方法应用。,72, 916-924 (2010) ·Zbl 1187.34026号 ·doi:10.1016/j.na.2009.07.033
[39] Salem,HA,关于自反banach空间和弱拓扑中的分数阶m点边值问题,J.Compute。申请。数学。,224, 565-572 (2009) ·Zbl 1176.34070号 ·doi:10.1016/j.cam.2008.05.033
[40] 张,H-E,分数阶非局部边值问题与积分条件共振,Adv.Differ。Equ.、。,326, 1-12 (2017) ·Zbl 1444.34046号
[41] Odibat,ZM;Shawagfeh,NT,广义泰勒公式,应用。数学。计算。,186, 286-293 (2007) ·Zbl 1122.26006号 ·doi:10.1016/j.amc.2006.07.102
[42] 克里希纳萨米,VS;马沙耶基,S。;Razzaghi,M.,分数阶微分方程的分数阶泰勒基数值解,IEEE/CAA J.Autom。罪。,4, 98-106 (2017) ·doi:10.10109/JAS.2017.7510337
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