OPERATOR-DIFFERENCE SCHEMES FOR SYSTEMS OF FIRST-ORDER INTEGRO-DIFFERENTIAL EQUATIONS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The Cauchy problem is considered for a system of two first-order integro-differential equations with memory in finite-dimensional Hilbert spaces, where the integral term contains a difference kernel. Such mathematical model is typical for nonstationary electromagnetic processes, taking into account the dispersion effects of the electric field. To obtain an approximate solution to the considered nonlocal problem, a transformation to a local Cauchy problem for a system of first-order equations is applied, based on approximating the difference kernel by a sum of exponentials. Two-level operator-difference schemes in Hilbert spaces are constructed and analyzed for stability.

About the authors

P. N Vabishchevich

Lomonosov Moscow State University; North Caucasus Federal University

Email: vab@cs.msu.ru
Moscow, Russia; Stavropol, Russia

References

  1. Dautray, К. Mathematical Analysis and Numerical Methods for Science and Technology. Vol. 1. Physical Origins and Classical Methods / К. Dautray, J.-L. Lions. — Berlin : Springer, 2000. — 722 p.
  2. Evans, L.C. Partial Differential Equations / L.C. Evans. — Berkeley : American Mathematical Society, 2010. — 749 p.
  3. Gripenberg, G. Volterra Integral and Functional Equations / G. Gripenberg, S.-O. Londen, O. Staffans. — Cambridge : Cambridge University Press, 1990. — 725 p.
  4. Pru¨ss, J. Evolutionary Integral Equations and Applications / J. Pru¨ss. — Basel ; Boston : Birkha¨user, 1993. — 366 p.
  5. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика : учеб. пособие для вузов : в 10 т. T. 8. Электродинамика сплошных сред / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. — 4-е изд., стереотип. — М. : Физматлит, 2005. — 656 с.
  6. Knabner, P. Numerical Methods for Elliptic and Parabolic Partial Differential Equations / P. Knabner, L. Angermann. — New York etc. : Springer, 2003. — 439 p.
  7. Quarteroni, A. Numerical Approximation of Partial Differential Equations / A. Quarteroni, A. Valli. — Berlin : Springer, 1994. — 543 p.
  8. Chen, C. Finite Element Methods for Integrodifferential Equations / C. Chen, T. Shih. — World Scientific, 1998. — 292 p.
  9. Linz, P. Analytical and Numerical Methods for Volterra Equations / P. Linz. — Philadelphia : SIAM, 1985. — 240 p.
  10. Bohren, C.F. Absorption and Scattering of Light by Small Particles / C.F. Bohren, D.R. Huffman. — Wiley-VCH, 1983. — 544 p.
  11. Vabishchevich, P.N. Numerical solution of the Cauchy problem for Volterra integrodifferential equations with difference kernels / P.N. Vabishchevich // Appl. Num. Math. — 2022. — V. 174. — P. 177–190.
  12. Vabishchevich, P.N. Numerical-analytical methods for solving the Cauchy problem for evolutionary equations with memory / P.N. Vabishchevich // Lobachevskii J. Math. — 2023. — V. 44, № 10. — P. 4195–4204.
  13. Vabishchevich, P.N. Approximate solution of the Cauchy problem for a first-order integrodifferential equation with solution derivative memory / P.N. Vabishchevich // J. Comput. Appl. Math. — 2023. — V. 422. — Art. 114887.
  14. Вабищевич, П.Н. Об устойчивости приближённого решения задачи Коши для некоторых интегродифференциальных уравнений первого порядка / П.Н. Вабищевич // Журн. вычислит. математики и мат. физики. — 2023. — Т. 63, № 2. — С. 142–149.
  15. Вабищевич, П.Н. Численное решение задачи Коши для интегро-дифференциального уравнения второго порядка / П.Н. Вабищевич // Дифференц. уравнения. — 2022. — Т. 58, № 7. — С. 912–920.
  16. Vabishchevich, P.N. Numerical solution of the heat conduction problem with memory / P.N. Vabishchevich // Computers & Mathematics with Applications. — 2022. — V. 118. — P. 230–236.
  17. Halanay, A. On the asymptotic behavior of the solutions of an integro-differential equation / A. Halanay // J. Math. Anal. Appl. — 1965. — V. 10, № 2. — P. 319–324.
  18. Braess, D. Nonlinear Approximation Theory / D. Braess. — Springer-Verlag, 1986. — 290 p.
  19. Самарский, А.А. Теория разностных схем / А.А. Самарский. — 3-е изд., испр. — М. : Наука, 1989. — 616 с.
  20. Samarskii, A.A. Difference Schemes with Operator Factors / A.A. Samarskii, P.P. Matus, P.N. Vabishchevich. — Dordrecht : Kluwer Academic Publishers, 2002. — 384 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».