Block Pulse函数法求解一类非线性Fredholm-Volterra积分微分方程

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分数阶积分微分方程一直是数学界研究的重大课题,而Fredholm-Volterra积分微分方程更是作为数学中的一个经典方程,近几十年来深受各领域专家学者的重视,数学家们也在努力探索各种方法对该方程进行数值求解。本论文主要研究了利用Block Pulse函数作为一种分段正交基函数来对一类非线性分数阶Fredholm-Volterra积分微分方程进行数值求解。其主要方法就是通过利用Block Pulse函数的一些相关特性构造相应的算子矩阵,继而将待求方程转化成一些矩阵的乘积,最后对非线性方程组进行求解,从而得到该方程的数值解。首先,针对非线性Fredholm-Volterra-Hammerstein积分方程,论文通过利用BlockPulse函数及其算子矩阵对方程中的函数项进行矩阵化处理,然后代入到原方程组进行化简,最后离散未知量,求得数值解。收敛性分析讨论了算法的收敛性。其次,将方程增加为带有分数阶导数项的非线性Fredholm-Volterra积分微分方程,还是利用Block Pulse函数结合分数阶微积分的定义,对其中的微分项进行转化,最后再对原方程离散化处理,并给出了相应的误差分析及数值算例。最后,对非线性混合Volterra-Fredholm积分方程也作了研究,利用二维BlockPulse函数构造简单的特点,将待求方程中的二元函数用向量来逼近,再带入到原方程中,这样原方程就被转化为一个系数为下三角形矩阵的线性方程组,最后解该方程组获得数值解。
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