时间分数阶Black-Scholes方程的一种变步长高阶快速算法

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本文研究的是时间分数阶Black-Scholes方程关于双障碍期权的定价问题。对于具有弱奇异性解的时间分数阶Black-Scholes方程,本文考虑到非均匀网格方法的实际优势,构造了一种变时间步长的有限差分格式,并得到该算法的稳定性和高精度收敛性。在空间方向上,文章采用高阶平均逼近对空间导数进行离散,使得所提出的完全离散格式具有四阶空间精度。在时间方向上,文章利用非均匀Alikhanov公式来逼近Caputo分数阶导数,同时结合指数和(SOE)方法来降低离散Caputo导数的存储量,以节省算法的计算量。文章还采用了分数阶Gr(?)nwall不等式,并结合能量法和一些矩阵分析技术,推导出了算法的时间二阶精度收敛性和空间四阶精度收敛性。文章最后给出了两个数值算例来证明理论陈述,同时,使用构建的数值格式对时间分数阶Black-Scholes模型下三种不同的欧洲期权进行定价,以此完善其实际意义。
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