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在未知初始条件和源的情况下,恢复一维时间分数阶扩散的势和阶。 (英语) Zbl 1472.35452号

摘要:本文研究一维次扩散问题中恢复位项和分数阶的逆问题,其中涉及从横向Cauchy数据中得到的时间阶的Djrbashian-Caputo分数阶导数。在模型中,我们不假设对初始数据和源项有充分的了解,因为它们可能在某些实际应用中不可用。我们证明了当模型配备有远离(t=0)的紧凑支撑的边界激励时,空间相关势系数和导数阶同时从一个端点的测量跟踪数据中恢复的唯一性。初始数据和源之一也可以唯一确定,前提是另一个已知。分析采用了解的表示和相关函数的时间分析性。此外,我们讨论了直接受分析启发的两阶段程序,用于阶数和势系数的数值识别,并通过几个数值实验说明了恢复的可行性。

MSC公司:

35兰特 偏微分方程的逆问题
35兰特 分数阶偏微分方程
35K20码 二阶抛物型方程的初边值问题
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
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参考文献:

[1] 亚当斯,E.E。;Gelhar,L.W.,非均质含水层弥散的现场研究:2。空间矩分析,水资源。研究,28,3293-3307(1992)·doi:10.1029/92wr01757
[2] Alifanov,O.M。;Artyukhin,E.A。;Rumyantsev,S.V.,《求解病态问题的极端方法及其在反传热问题中的应用》(1995),纽约:Begell House,纽约·兹比尔1006.35001
[3] Amann,H.,向量值Sobolev和Besov空间的紧嵌入,Glas。材料序列号。三、 35、161-177(2000)·Zbl 0997.46029号
[4] 阿夫多宁,S。;Gesztesy,F。;Makarov,K.A.,谱估计和逆初边值问题,逆Probl。图像。,4, 1-9 (2010) ·Zbl 1193.93071号 ·doi:10.3934/ipi.2010.4.1
[5] 伯德·R·H。;卢,P。;Nocedal,J。;Zhu,C.,边界约束优化的有限内存算法,SIAM J.Sci。计算。,16, 1190-1208 (1995) ·Zbl 0836.65080号 ·doi:10.1137/0916069
[6] 卡努托,B。;Kavian,O.,《通过边界测量确定一类热方程中的系数》,SIAM J.Math。分析。,32, 963-986 (2001) ·Zbl 0981.35096号 ·doi:10.1137/s003614109936525x
[7] 程,J。;中川,J。;山本,M。;Yamazaki,T.,一维分数阶扩散方程反问题的唯一性,反问题,25(2009)·Zbl 1181.35322号 ·doi:10.1088/0266-5611/25/11/115002
[8] 英国,H.W。;汉克,M。;Neubauer,A.,反问题的正则化(1996),Dordrecht:Kluwer,Dordracht·Zbl 0859.65054号
[9] 盖尔费德,I.M。;Levitan,B.M.,《从谱函数确定微分方程》,《美国数学》。社会事务。,1, 253-304 (1955) ·Zbl 0066.33603号 ·doi:10.1090/trans2/001/11
[10] Gorenflo,R。;Kilbas,A.A。;Mainardi,F。;Rogosin,S.,《Mittag-Lefler函数,相关主题和应用》(2020年),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1451.33001号
[11] Y.Hatano。;Hatano,N.,《柱实验中离子的分散传输:长尾剖面的解释》,《水资源》。决议,341027-1033(1998)·doi:10.1029/98wr00214
[12] 华,Y。;Sarkar,T.K.,估计噪声中指数阻尼/无阻尼正弦参数的矩阵束方法,IEEE Trans。蝗虫。,语音、信号处理。,38, 814-824 (1990) ·兹伯利0706.62094 ·doi:10.1009/29.56027
[13] Hytönen,T。;van Neerven,J。;维拉尔,M。;Weis,L.,《巴纳赫空间分析》(2016),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1366.46001号
[14] 伊藤,K。;Jin,B.,《逆向问题》(2015),新加坡:世界科学出版社,新加坡·Zbl 1306.65210号
[15] 江,S。;Wei,T.,利用非线性条件恢复时间分数阶扩散方程中的时间相关势函数,逆Probl。科学。工程,29174-195(2021)·Zbl 1470.65159号 ·doi:10.1080/17415977.2020.1782399
[16] Jin,B.,分数微分方程(2021),Cham:Springer,Cham·Zbl 1466.34002号
[17] Jin,B。;Kian,Y。;Zhou,Z.,通过扰动方法在细分扩散模型中重建时空相关源,SIAM J.Math。分析。(2021) ·Zbl 1470.35433号
[18] Jin,B。;拉扎罗夫,R。;Zhou,Z.,非光滑数据分数阶扩散和扩散波方程的两个全离散格式,SIAM J.Sci。计算。,38,A146-A170(2016)·Zbl 1381.65082号 ·数字对象标识代码:10.1137/140979563
[19] Jin,B。;Rundell,W.,《反常扩散过程反问题教程》,《反问题》,31(2015)·Zbl 1323.34027号 ·doi:10.1088/0266-5611/31/3/035003
[20] Jin,B。;Zhou,Z.,细分扩散的逆势问题:稳定性和重构,逆问题,37(2021)·Zbl 1458.35477号 ·doi:10.1088/1361-6420/abb61e
[21] 景,X。;Peng,J.,时间分数阶扩散方程反问题的同时唯一性,应用。数学。莱特。,109 (2020) ·Zbl 1450.35005号 ·doi:10.1016/j.aml.2020.106558
[22] 景,X。;Yamamoto,M.,分数阶扩散波方程中多参数识别的同时唯一性(2021)
[23] Kaltenbacher,B。;Rundell,W.,关于分数阶反应扩散方程的反势问题,反问题,35(2019)·兹比尔1461.35233 ·doi:10.1088/1361-6420/ab109e
[24] Kian,Y。;Li,Z。;刘,Y。;Yamamoto,M.,分数方程单次测量反问题的唯一性,数学。年鉴。,1-31 (2020)
[25] Kian,Y。;Yamamoto,M.,分数阶扩散方程非齐次初边值问题弱解和强解的稳健性,分形。计算应用程序。分析。,24, 168-201 (2021) ·Zbl 1474.35657号 ·doi:10.1515/fca-2021-0008
[26] Kilbas,A.A。;Srivastava,H.M。;Trujillo,J.J.,《分数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
[27] 莱维坦,B.M。;Sargsjan,I.S.,《谱理论导论》(1975),普罗维登斯,RI:美国数学学会,普罗维登斯,RI·Zbl 0302.47036号
[28] 刘,C。;Wen,J。;Zhang,Z.,随机分数阶扩散方程中含时源项的重建,逆问题。图像。,14, 1001-1024 (2020) ·Zbl 1464.35399号 ·doi:10.3934/ipi.2020053
[29] 梅茨勒,R。;Jeon,J-H;Cherstvy,A.G。;Barkai,E.,《反常扩散模型及其特性:非平稳性、非遍历性和单粒子追踪一百周年时的老化》,Phys。化学。化学。物理。,16, 24128-24164 (2014) ·doi:10.1039/c4cp03465a
[30] 梅茨勒,R。;Klafter,J.,《异常扩散的随机行走指南:分数动力学方法》,《物理学》。代表,339,77(2000)·Zbl 0984.82032号 ·doi:10.1016/s0370-1573(00)00070-3
[31] Murayama,R.,Gel'fand-Levitan理论和抛物方程的某些反问题,J.Fac。科学。东京大学教派。IA数学。,28, 317-330 (1981) ·Zbl 0485.35082号
[32] Y.Nakatsukasa。;塞特,O。;Trefethen,L.N.,有理逼近的AAA算法,SIAM J.Sci。计算。,40,A1494-A1522(2018)·Zbl 1390.41015号 ·doi:10.1137/16m1106122
[33] Nigmatullin,R.R.,《分形几何介质中广义传递方程的实现》,Phys。《团结状态B》,133425-430(1986)·doi:10.1002/pssb.2221330150文件
[34] Pierce,A.,抛物型问题中特征值和系数的唯一识别,SIAM J.Control Optim。,17, 494-499 (1979) ·Zbl 0415.35035号 ·doi:10.1137/0317035
[35] Podlubny,I.,分数微分方程(1999),纽约:学术出版社,纽约·Zbl 0918.34010号
[36] 伦德尔,W。;Yamamoto,M.,分数扩散方程中势的恢复(2018)
[37] 伦德尔,W。;Yamamoto,M.,具有非零边界条件的一维时间分数阶扩散方程反系数问题的唯一性(2020)
[38] Sakamoto,K。;Yamamoto,M.,分数阶扩散波方程的初值/边值问题及其在一些反问题中的应用,J.Math。分析。申请。,382, 426-447 (2011) ·Zbl 1219.35367号 ·doi:10.1016/j.jmaa.2011.04.058
[39] Schmidt,R.,多发射极位置和信号参数估计,IEEE Trans。安滕。传播。,34, 276-280 (1986) ·doi:10.1109/tap.1986.1143830
[40] Sun,L。;Wei,T.,时间分数阶扩散方程中零阶系数的识别,应用。数字。数学。,111, 160-180 (2017) ·Zbl 1353.65102号 ·doi:10.1016/j.apnum.2016.09.005
[41] 铃木,T。;Murayama,R.,抛物方程系数识别问题中的唯一性定理,Proc。日本科学院。序列号。数学。科学。,56, 259-263 (1980) ·Zbl 0473.35076号 ·doi:10.3792/pjaa.56.259
[42] Titchmarsh,E.C.,某些积分函数的零点,Proc。伦敦。数学。《社会学》,第2-25页,第283-302页(1926年)·doi:10.1112/plms/s2-25.1.283
[43] Wang,Y.B。;程,J。;中川,J。;Yamamoto,M.,求解无初值热传导逆问题的数值方法,逆Probl。科学。工程师,18,655-671(2010)·Zbl 1193.35254号 ·doi:10.1080/17415971003698615
[44] 魏,T。;Yan,X.B.,从单个边界点测量识别时间分数阶扩散波方程中空间相关零阶系数的唯一性,应用。数学。莱特。,112 (2021) ·兹比尔1453.35198 ·doi:10.1016/j.aml..2020.106814文件
[45] Weyl,H.,《特征线性微分方程组的渐近性顶点》(见Hohlraumstrahlung理论),数学。安,71,441-479(1912)·doi:10.1007/bf01456804
[46] 西安,J。;严,X-B;Wei,T.,通过部分边界Cauchy数据同时识别时间分数阶扩散波方程中的三个参数,应用。数学。计算。,384 (2020) ·Zbl 1508.35207号 ·doi:10.1016/j.amc.2020.125382
[47] 张,Z。;Zhou,Z.,恢复分数阶扩散方程中的势项,IMA J.Appl。数学。,82, 579-600 (2017) ·Zbl 1405.65112号 ·doi:10.1093/imamat/hxx004
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