Об устойчивости приближенного решения задачи Коши для некоторых интегродифференциальных уравнений первого порядка

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается задача Коши для эволюционного уравнения первого порядка с памятью в конечномерном банаховом пространстве с производной по времени интегрального члена типа Вольтера и разностным ядром. Принципиальные трудности приближенного решения таких задач порождены нелокальностью по времени, когда решение на текущий момент зависит от всей предыстории. Используется трансформация интегродифференциального уравнения первого порядка к системе эволюционных локальных уравнений при аппроксимации разностного ядра суммой экспонент. Для слабосвязанной системы локальных уравнений с дополнительными обыкновенными дифференциальными уравнениями получены оценки устойчивости решения по начальным данным и правой части для решения с привлечением понятия логарифмической нормы. Аналогичные оценки установлены для приближенного решения при использовании двухслойных аппроксимаций по времени. Библ. 22.

Об авторах

П. Н. Вабищевич

ИБРАЭ РАН; СКФУ,
Северо-Кавказский центр математических исследований

Автор, ответственный за переписку.
Email: vabishchevich@gmail.com
Россия, 115191, Москва, Б.Тульская ул., 52; Россия, 355017, Ставрополь, ул. Пушкина, 1

Список литературы

  1. Gripenberg G., Londen S.-O., Staffans O. Volterra Integral and Functional Equations. Cambridge: Springer, 1990.
  2. Prüss J. Evolutionary Integral Equations and Applications. Basel: Springer, 1993.
  3. Kochubei A.N. General fractional calculus, evolution equations, and renewal processes // Integral Equations and Operator Theory. 2011. V. 71. № 4. P. 583–600.
  4. Chen C., Shih T. Finite Element Methods for Integrodifferential Equations. Singapore: World Scientific, 1998.
  5. Samarskii A.A. The Theory of Difference Schemes. New York: Marcel Dekker, 2001.
  6. Самарский А.А., Гулин А.В. Устойчивость разностных схем. М.: Наука, 1973.
  7. Luchko Y., Yamamoto Y. The general fractional derivative and related fractional differential equations // Mathematics. 2020. V. 8. № 2115. P. 1–20.
  8. Вабищевич П.Н. Численные методы решения нестационарных задач. М.: ЛЕНАНД, 2021.
  9. Вабищевич П.Н. Монотонные схемы для задач конвекции-диффузии с конвективным переносом в различной форме // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2021. Т. 61. № 1. С. 95–107.
  10. Linz P. Analytical and Numerical Methods for Volterra Equations. Philadelphia: Springer, 1985.
  11. Vabishchevich P.N. Numerical solution of the Cauchy problem for Volterra integrodifferential equations with difference kernels // Applied Numerical Mathematics. 2022. V. 174. P. 177–190.
  12. Vabishchevich P.N. Numerical solution of the heat conduction problem with memory // Computers and Mathematics with Applications. 2022. № 2022.05.020 P. 1–7.
  13. Joseph D.D., Preziosi L. Heat waves // Reviews of Modern Physics. 1989. V. 61. № 1. P. 1–41.
  14. Straughan B. Heat Waves. Berlin: Springer, 2011.
  15. Gurtin M.E., Pipkin A.C. A general theory of heat conduction with finite wave speeds // Archive for Rational Mechanics and Analysis. 1968. V. 31. № 2. P. 113–126.
  16. Nunziato J.W. On heat conduction in materials with memory // Quarterly of Applied Mathematics. 1971. V. 29. № 2. P. 187–204.
  17. Лозинский С.М. Оценка погрешности численного интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений. I // Изв. вузов. Математика. 1958. № 5. С. 52–90.
  18. Dekker K., Verwer J.G. Stability of Runge-Kutta Methods for Stiff Nonlinear Differential Equations. Amsterdam: North-Holland, 1984.
  19. McLean W., Thomee V., Wahlbin L.B. Discretization with variable time steps of an evolution equation with a positive- type memory term // J. of Computational and Applied Mathematics. 1996. V. 69. № 1. P. 49–69.
  20. Halanay A. On the asymptotic behavior of the solutions of an integro-differential equation // J. of Mathematical Analysis and Applications. 1965. V. 10. № 2. P. 319–324.
  21. Söderlind G. The logarithmic norm. History and modern theory // BIT Numerical Mathematics. 2006. V. 46. № 3. P. 631–652.
  22. Pachpatte B.G. Inequalities for differential and integral equations. San Diego: Academic Press, 1998.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© П.Н. Вабищевич, 2023

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).