The asymptotic stable region and long-time decay rate of solutions to linear homogeneous Caputo time fractional ordinary differential equations (F-ODEs) are known to be completely determined by the eigenvalues of the coefficient matrix. Very different from the exponential decay of solutions to classical ODEs, solutions of F-ODEs decay only polynomially, leading to the so-called Mittag-Leffler stability, which was already extended to semi-linear F-ODEs with small perturbations. This work is mainly devoted to the qualitative analysis of the long-time behavior of numerical solutions. By applying the singularity analysis of generating functions developed by Flajolet and Odlyzko (SIAM J. Disc. Math. 3 (1990), 216-240), we are able to prove that both $\mathcal{L}$1 scheme and strong $A$-stable fractional linear multistep methods (F-LMMs) can preserve the numerical Mittag-Leffler stability for linear homogeneous F-ODEs exactly as in the continuous case. Through an improved estimate of the discrete fractional resolvent operator, we show that strong $A$-stable F-LMMs are also Mittag-Leffler stable for semi-linear F-ODEs under small perturbations. For the numerical schemes based on $\alpha$-difference approximation to Caputo derivative, we establish the Mittag-Leffler stability for semi-linear problems by making use of properties of the Poisson transformation and the decay rate of the continuous fractional resolvent operator. Numerical experiments are presented for several typical time fractional evolutional equations, including time fractional sub-diffusion equations, fractional linear system and semi-linear F-ODEs. All the numerical results exhibit the typical long-time polynomial decay rate, which is fully consistent with our theoretical predictions.


翻译:线性均匀卡普托时间分数平方程式(F-ODEs)的溶液在线性稳定区域和长期衰减率方面已知完全由系数矩阵的偏差值决定。与古典 ODEs 的溶液指数衰减截然不同, F-ODEs 的溶液只会在微量上腐蚀,导致所谓的Mittag-Leffler 偏振度的半线性F-ODEs。这项工作主要用于对数字解决方案的长期行为进行定性分析。通过对Flajolet和Odlyzko(SIAM J. Disar. Math. 3(1990), 216-240)开发的生成函数的奇异性分析,我们能够证明,$降价的低位分数多步法(F-LMMM) 完全可以保持基于线性直线性均匀F-OD-ODR-OF-ODER的数值稳定性。通过不断改进的对离质分数分数的离式平流性平流性平流性平流-O-L-al-I-OD-OD-ID-OD-OD-I-I-OD-ID-OD-OD-OD-IL 的递值变现显示的直流-IL-S-OFD-OD-IF-OF-OF-IFD-OF-S-S-S-S-OD-ODF-OD-OD-OD-SDF-SD-SD-SD-SDFUDF-SDF-SD-S-SDF-SDR-SDF-S-S-SDF-SDF-S-S-SD-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-SDF-S-S-S-S-S-SDF-S-S-SDF-SDF-SD-SD-S-S

0
下载
关闭预览

相关内容

让 iOS 8 和 OS X Yosemite 无缝切换的一个新特性。 > Apple products have always been designed to work together beautifully. But now they may really surprise you. With iOS 8 and OS X Yosemite, you’ll be able to do more wonderful things than ever before.

Source: Apple - iOS 8
专知会员服务
56+阅读 · 2021年4月12日
专知会员服务
76+阅读 · 2021年3月16日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
【干货书】数值计算C编程,319页pdf,Numerical C
专知会员服务
67+阅读 · 2020年4月7日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
神经网络学习率设置
机器学习研究会
4+阅读 · 2018年3月3日
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
56+阅读 · 2021年4月12日
专知会员服务
76+阅读 · 2021年3月16日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
【干货书】数值计算C编程,319页pdf,Numerical C
专知会员服务
67+阅读 · 2020年4月7日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
神经网络学习率设置
机器学习研究会
4+阅读 · 2018年3月3日
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员