Numerical method for solving the subdiffusion differential equation with nonlocal boundary conditions

2024

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3934/math.20241726
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

This work was devoted to the construction of a numerical algorithm for solving the initial boundary value problem for the subdiffusion equation with nonlocal boundary conditions. For the case of not strongly regular boundary conditions, the well-known methods cannot be used. We applied an algorithm that consists of reducing the nonlocal problem to a sequential solution of two subproblems with local boundary conditions. The solution to the original problem was summed up from the solutions of the subproblems. To solve the subproblems, we constructed implicit difference schemes on the basis of the L1 formula for approximating the Caputo fractional derivative and central difference for approximating the space derivatives. Stability and convergence of the schemes were established. The Thomas algorithm was used to solve systems of linear algebraic equations. Numerical experiments were conducted to study the constructed algorithm. In terms of accuracy and stability, the algorithm performs well. The results of experiments confirmed that the convergence order of the method coincides with the theoretical one, $ O(\tau^{2-\alpha}+h^2) $.