In this paper, we investigate a spectral Petrov-Galerkin method for fractional initial value problems. Singularities of the solution at the origin inherited from the weakly singular kernel of the fractional derivative are considered, and the regularity is constructed for the solution in weighted Sobolev space. We present an optimal error estimate of the spectral Petrov-Galerkin method, and prove that the convergence order of the method in the weighted $L^2$-norm is $3\alpha+1$ for smooth source term, where $\alpha$ is the order of the fractional derivative. An iteration algorithm with a quasi-linear complexity is considered to solve the produced linear system. Numerical experiments verify the theoretical findings and show the efficiency of the proposed algorithm, and exhibit that the presented numerical method works well for some time-fractional diffusion equations after suitable temporal semi-discrete.


翻译:在本文中,我们调查了用于分数初始值问题的光谱Petrov-Galerkin方法。 考虑了分数衍生物微弱单核内核所继承的源的解决方案的特性,并且为加权Sobolev空间的解决方案构建了常规性。 我们对Petrov-Galerkin光谱方法进行了最佳误差估计,并证明加权美元-诺尔姆方法的趋同顺序在光源术语中为3\alpha+1美元,平滑源术语中为3\alpha+1美元,其中1美元是分数衍生物的顺序。 一种具有准线性复杂性的迭代算法被视为解决产生的线性系统。 数字实验核实了理论结果并展示了拟议算法的效率,并展示了所提出的数字方法在适当的时间半分解后对一些时间折射方程十分有效。

0
下载
关闭预览

相关内容

【经典书】凸优化理论,MIT-Dimitri P. Bertsekas教授,257页pdf
专知会员服务
42+阅读 · 2020年7月7日
MIT新书《强化学习与最优控制》
专知会员服务
272+阅读 · 2019年10月9日
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15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
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月24日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月22日
VIP会员
相关VIP内容
Top
微信扫码咨询专知VIP会员