-
شماره ركورد
31392
-
پديد آورنده
محمد آزادمرزآبادي
-
عنوان
روش طيفي هم محلي كسري
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
رياضي كاربردي گرايش آناليز عددي
-
سال تحصيل
1400
-
تاريخ دفاع
1403/02/29
-
استاد راهنما
جليل رشيدي نيا
-
استاد مشاور
ندارم
-
دانشكده
رياضي و علوم كامپيوتر
-
چكيده
در اين پايان نامه، رو ش هاي هم محلي و شبه طيفي جديدي براي حل يك رد ه اي از معادلا ت
ديفرانسيل كسري معمولي و مشتقات جزئي فرمول بند ي شده است. براي اين منظور ابتدا يك
دسته ا ز چندجمله ا ي هاي كسري متعام د مبتن ي بر چندجمله ا ي هاي ژاكوبي متعارف معرف ي
شده است. سپس يك جواب تقريبي برا ي معادله ديفرانسيل كسري داد ه شده بر حس ب
چندجمله ها ي ها ي لاگران ژ كسر ي د ر نقا ط درو ن ياب ي ارائ ه م ي شود. ب ه علاو ه ب ا استفاد ه ا ز
فرمو ل هاي انتگرا ل گيري گاوسي و چندجمل ه ا ي هاي ژاكوبي كسري ، ماتري س ها ي مشت ق
كسري ا ز مرتبه 𝛿 كه 0<𝛿<2 و ماتريس هاي انتگرال كسري از مرتب ه 𝛾 ساخته ميشوند.
با استفاده از ماتريس هاي مشتق و انتگرال ساخته شده، معادله ديفرانسيل با مشتقا ت كسر ي
تبديل به يك دستگاه معادلات جبر ي ب ر حسب مقادي ر تابع مجهو ل د ر نقاط درو ن يابي م ي
شود. در نهايت نتايج عدد ي حاصل از رو ش مور د نظ ر براي ح ل برخ ي از معادلات ديفرانسي ل
كسري چن د مرتب ه اي و ه م چنين مسأل ه نفوذ-انتقال كسري ارائ ه شده است. اين نتايج نشان
مي ده د كه اين رو ش ها از توانايي و سرعت هم گراي ي بالايي براي حل اين دسته از معادلا ت
ديفرانسي ل برخوردا ر هستن د .
مضافا، يك روش هم محلي طيفي مبتني بر چندجمله اي لاگرانژ براي تقريب عددي معادلات
انتشار كسري مكاني در فضاي دو بعدي ارايه شده است. براي بررسي اين روش، گره هاي
مختلفي را براي توليد چندجمله اي لاگرانژ به عنوان نقاط هم محل در نظر م ي گيريم. روش
9
هم محلي طيفي معادله انتشار را به يك دستگاه معادلات ديفرانسيل معمولي با متغير زماني
تبديل ميكند و براي حل اين دستگاه از روش رانگ كوتا مرتبه چهار استفاده ميكنيم .
-
تاريخ ورود اطلاعات
1403/08/02
-
عنوان به انگليسي
Fractional Spectral Collocation Method
-
تاريخ بهره برداري
5/18/2025 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمد ازادمرزابادي
-
چكيده به لاتين
The collocation method, a spectral technique widely applied in solving ordinary, partial, and fractional differential equations, was investigated within this study. The research introduced a novel fractional isolocal (computational spectral) method tailored to tackle a specific set of fractional penetration-transmission problems. This approach involves expressing the approximate solution as a truncated series utilizing fractional Lagrange functions. Notably, the derivative matrices of fractional orders δ and δ+1 proved highly effective and efficient. Numerical results showcased the method's effectiveness at interpolation points derived from the roots of fractional Jacobi polynomials and extremum roots of fractional Jacobi polynomials. However, increasing the degree of approximation N significantly augmented the coefficient matrix's dimensionality, particularly for the δ + 1 order derivative and equally spaced points, sometimes resulting in divergence for large N values. Hence, as a novel research endeavor, potential modifications might include incorporating suitable preconditioners to mitigate the matrix growth issue with increasing N. Additionally, the study examined the fractional Sturm-Liouville problem method for approximating fractional diffusion equations in two-dimensional space. Various knot types, including Jacobi polynomials, first-type Chebyshev, second-type Chebyshev, and Legendre polynomials, were explored. These knots were employed to construct fundamental Lagrange polynomials for spectral approximations, with expansion coefficients determined at collocation points. The efficacy of these four knot types in the Lagrange spectral collocation method was assessed through two examples of the fractional diffusion equation in two-dimensional space. Among the considered knot types, first-type Chebyshev knots exhibited the least
106
accuracy, while Jacobi knots demonstrated the highest accuracy. evaluation against exact solutions involved comparing absolute positional errors with maximum absolute error.
-
كليدواژه هاي فارسي
معادلات ديفرانسيل كسري , روش هم محلي كسري , روش شبه طيفي كسري , ماتريس مشتق , ماتريس انتگرال , روش طيفي لاگرانژ , معادله انتشار كسري دو بعدي
-
كليدواژه هاي لاتين
Fractional differential equations , Fractional collocation method , Fractional quasi-spectral method , derivative matrix , Integral matrix , Lagrange spectral method , Two-dimensional fractional diffusion equation
-
Author
Mohammad Azad Marzabadi
-
SuperVisor
Dr. Jalil Rashidinia
-
لينک به اين مدرک :