A time-stepping $L1$ scheme for solving a time fractional Fokker-Planck equation of order $\alpha \in (0, 1)$, with a general driving force, is investigated. A stability bound for the semi-discrete solution is obtained for $\alpha\in(1/2,1)$ {via a novel and concise approach.} Our stability estimate is $\alpha$-robust in the sense that it remains valid in the limiting case where $\alpha$ approaches $1$ (when the model reduces to the classical Fokker-Planck equation), a limit that presents practical importance. Concerning the error analysis, we obtain an optimal second-order accurate estimate for $\alpha\in(1/2,1)$. A time-graded mesh is used to compensate for the singular behavior of the continuous solution near the origin. The $L1$ scheme is associated with a standard spatial Galerkin finite element discretization to numerically support our theoretical contributions. We employ the resulting fully-discrete computable numerical scheme to perform some numerical tests. These tests suggest that the imposed time-graded meshes assumption could be further relaxed, and we observe second-order accuracy even for the case $\alpha\in(0,1/2]$, that is, outside the range covered by the theory.


翻译:我们的稳定性估算值为1美元,因为如果在限定情况下,美元(当模型减少至经典的福克尔-普朗克方程式)接近1美元(当模型减少至经典的福克尔-普朗克方程式时),那么这个限制就具有实际重要性。关于错误分析,我们获得了以1/2美元(1/2美元)为半分解解决方案的最佳第二级准确估计值。一个时间级网块用于补偿靠近源头的连续解决方案的奇特行为。1美元计划与标准空间加仑金定值的有限分解元素相关,以数字支持我们的理论贡献。我们采用了由此形成的完全分解的可比较数字方案,以进行一些数字测试。关于错误分析,我们获得了以1/2美元(1/2美元)为最佳的第二级精确估计值。这些测试表明,在时间级网块中,我们所设定的精确度是按时间级/等级计算的假设值。

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