We prove convergence of the spectral element method for piecewise polynomial collocation applied to periodic boundary value problems for functional differential equations. In particular, we prove that the numerical collocation solution approximates the true solution with accuracy of order $\mathrm{e}^{-\eta m}$ for some $\eta>0$ and increasing degree $m$ of the polynomials for a case that is common in applications: differential equations where the right-hand side depends on a finite number of delayed arguments with parametric delays and real analytic coefficients. For state-dependent delays the spectral element method also converges under mild regularity assumptions, but the geometric convergence of the collocation solution depends on the properties of the true solution, which may in general not be real analytic even for analytic coefficients. However, in those cases the convergence rate is still higher than all finite orders.


翻译:我们证明了谱元方法在分段多项式配置法应用于泛函微分方程周期边值问题时的收敛性。特别地,我们证明了对于应用中常见的情形——微分方程右侧依赖于有限个具有参数时滞的延迟自变量且系数为实解析函数的情况,数值配置解以$\mathrm{e}^{-\eta m}$阶精度逼近真实解,其中$\eta>0$,$m$为多项式次数。对于状态依赖时滞问题,在温和的正则性假设下谱元方法同样收敛,但配置解的几何收敛性取决于真实解的性质:即使系数为解析函数,真实解通常也可能非实解析。然而在此类情形下,其收敛速率仍高于任意有限阶收敛。

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