In this paper, we present a novel pseudospectral (PS) method for solving a new class of initial-value problems (IVPs) of time-dependent one-dimensional fractional partial differential equations (FPDEs) with variable coefficients and periodic solutions. A main ingredient of our work is the use of the recently developed periodic RL/Caputo fractional derivative (FD) operators with sliding positive fixed memory length of Bourafa et al. [1] or their reduced forms obtained by Elgindy [2] as the natural FD operators to accurately model FPDEs with periodic solutions. The proposed method converts the IVP into a well-conditioned linear system of equations using the PS method based on Fourier collocations and Gegenbauer quadratures. The reduced linear system has a simple special structure and can be solved accurately and rapidly by using standard linear system solvers. A rigorous study of the error and convergence of the proposed method is presented. The idea and results presented in this paper are expected to be useful in the future to address more general problems involving FPDEs with periodic solutions.


翻译:本文提出了一种新颖的拟谱方法,用于解决一维时变分数阶偏微分方程(FPDE)的初值问题,且其具有周期解。我们主要使用了最近提出的周期RL / Caputo分数导数(FD)算子,其具有移动的正定常数记忆长度,由Bourafa等人[1]或其简化形式(由Elgindy[2]得到)作为自然FD算子,以准确地建模具有周期解的FPDE。所提出的方法使用基于傅里叶插值和格根鲍尔积分的拟谱(PS)方法将IVP转换为良好条件的线性方程组。缩小后的线性系统具有简单的特殊结构,并且可以通过使用标准线性系统求解器进行精确且快速的求解。本文还对提出的方法的误差和收敛性进行了严格研究。本文中提出的思想和结果预计在未来用于解决更一般的涉及具有周期解的FPDE问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

【硬核书】稀疏多项式优化:理论与实践,220页pdf
专知会员服务
68+阅读 · 2022年9月30日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
176+阅读 · 2019年10月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
非平衡数据集 focal loss 多类分类
AI研习社
33+阅读 · 2019年4月23日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
非平衡数据集 focal loss 多类分类
AI研习社
33+阅读 · 2019年4月23日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员