We discretize the stochastic Allen-Cahn equation with additive noise by means of a spectral Galerkin method in space and a tamed version of the exponential Euler method in time. The resulting error bounds are analyzed for the spatio-temporal full discretization in both strong and weak senses. Different from existing works, we develop a new and direct approach for the weak error analysis, which does not rely on the use of the associated Kolmogorov equation or It\^{o}'s formula and is therefore non-Markovian in nature. Such an approach thus has a potential to be applied to non-Markovian equations such as stochastic Volterra equations or other types of fractional SPDEs, which suffer from the lack of Kolmogorov equations. It turns out that the obtained weak convergence rates are, in both spatial and temporal direction, essentially twice as high as the strong convergence rates. Also, it is revealed how the weak convergence rates depend on the regularity of the noise. Numerical experiments are finally reported to confirm the theoretical conclusion.


翻译:我们通过在空间使用光谱Galerkin法和时速加速法的调制版本,将随机Allen-Cahn等式与添加噪音分离。因此,对由此形成的误差界限进行强烈和弱感分析,以进行时空完全分解。与现有的作品不同,我们为微弱的误差分析开发了一种新的直接方法,这种方法并不依赖于使用相关的科尔莫戈洛夫方程式或It ⁇ o}公式,因此在性质上不属于马尔科文。因此,这种方法有可能适用于非马尔科文方程式,如随机伏变方程式或其他类型的分数SPDE,这些方程式因缺少科多洛夫方程式而受到影响。结果显示,在空间和时间方向上,微弱的趋同率基本上都比强的趋同率高一倍。此外,还揭示了弱的趋同率如何取决于噪音的规律性。最后报告的数字实验证实了理论结论。

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