In this work, we consider the numerical recovery of a spatially dependent diffusion coefficient in a subdiffusion model from distributed observations. The subdiffusion model involves a Caputo fractional derivative of order $\alpha\in(0,1)$ in time. The numerical estimation is based on the regularized output least-squares formulation, with an $H^1(\Omega)$ penalty. We prove the well-posedness of the continuous formulation, e.g., existence and stability. Next, we develop a fully discrete scheme based on the Galerkin finite element method in space and backward Euler convolution quadrature in time. We prove the subsequential convergence of the sequence of discrete solutions to a solution of the continuous problem as the discretization parameters (mesh size and time step size) tend to zero. Further, under an additional regularity condition on the exact coefficient, we derive convergence rates in a weighted $L^2(\Omega)$ norm for the discrete approximations to the exact coefficient {in the one- and two-dimensional cases}. The analysis relies heavily on suitable nonstandard nonsmooth data error estimates for the direct problem. We provide illustrative numerical results to support the theoretical study.


翻译:在这项工作中,我们考虑从分布式观测分布式观测的分流模型中恢复空间依赖扩散系数的数值。次扩散模型涉及一个Caputo 分解衍生物(美元,0,1美元)及时。数字估计以正常产出最小方形的配方为基础,以1美元(美元)为罚金。我们证明连续配方(如存在和稳定)的稳妥性。接着,我们根据空间和后向电动回旋回旋等离散元素法制定了一个完全独立的计划。我们证明,随着离散参数(平均大小和时间级大小)趋向于零,离散解决方案的顺序与持续问题的解决方案相接续。此外,在精确系数的额外固定条件下,我们对离散近近率的加权值为2美元(美元)和稳定性。我们根据适当的非标准性理论性数据分析结果提供了可靠的非标准性数据分析结果支持。

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