-
شماره ركورد
25281
-
شماره راهنما
MAT2 720
-
نويسنده
كريمي علويجه، حميدرضا
-
عنوان
تخمين هاي خطاي روشطيفيپتروف-گالركين براي معادلات انتشار-واكنشكسري دوطرفه
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
رياضي كاربردي - آناليز عددي
-
دانشكده
رياضي و آمار
-
تاريخ دفاع
1404/07/26
-
صفحه شمار
108 ص .
-
استاد راهنما
حسن خسرويان عرب
-
كليدواژه فارسي
مشتق ريمان-ليوويل , فضاهاي سوبولف وزن دار , مسئله شتورم-ليوويل , چندجمله اي هاي متعامد , معادله انتشار-واكنش كسري , همواري , روش طيفي پتروف-گالركين
-
چكيده فارسي
افزايش كاربرد مدل هاي رياضي مبتني بر مشتقات كسري در مسائل متنوع از حوزه هاي علوم پايه،
مهندسي، اخترشناسي، علوم پزشكي و ساير زمينه ها، ضرورت و اهميت مطالعه اين دسته از معادلات را
بيش از پيش برجسته كرده است. اين پايان نامه به بررسي همواري و حل عددي معادله انتشار-واكنش
كسري دوطرفه با بهره گيري از روش طيفي پتروف-گالركين مي پردازد. در گام نخست، مفاهيم بنيادين
حسابان كسري، شامل مشتقات ريمان-ليوويل و كاپوتو و ويژگي هاي توابع ويژه نظير گاما، بتا و ميتاگ-
لفلر معرفي شده اند. فضاهاي تابعي مانند فضاهاي هيلبرت، باناخ، و سوبولف وزن دار به عنوان بستري براي
تحليل همواري جواب ها بررسي گرديده اند. همچنين، چندجمله اي هاي متعامد كلاسيك (ژاكوبي، لژاندر،
و چبيشف) و نظريه شتورم-ليوويل، به عنوان ابزارهاي محوري روش هاي طيفي ارائه شده اند. روش هاي
مانده وزن دار و تكنيك هاي انتگرال گيري عددي، از جمله گاوس-ژاكوبي، چارچوب محاسباتي اين پژوهش
را تشكيل داده اند. در ادامه معادله انتشار-واكنش كسري دوطرفه مورد مطالعه قرار گرفته و نشان داده
شده است كه همواري جواب ها در فضاهاي سوبولف وزن دار به طور قابل توجهي نسبت به فضاهاي سوبولف
استاندارد بهبود مي يابد. با بهره گيري از اين همواري، روشطيفي پتروف-گالركين براي حل عددي معادله
پياده سازي شده و فرم گسسته آن همراه با فرآيند حل سيستم ارائه شده است. تحليل خطاي روش، شامل
برآورد خطاي تصوير و بررسي پايداري، انجام شده و مرتبه همگرايي بهينه روش به صورت نظري اثبات
شده است. نتايج عددي حاصل از شبيه سازي ها، صحتتحليل هاي نظري و مرتبه همگرايي پيش بيني شده
را تأييد مي كنند.
-
كليدواژه لاتين
Riemann–Liouville derivative , Weighted Sobolev spaces , Sturm–Liouville problem , Orthogonal polynomials , Fractional reaction–diffusion equation , Regularity , Petrov–Galerkin spectral method
-
عنوان لاتين
Error estimates of a spectral Petrov–Galerkin method for two-sided fractional reaction–diffusion equations
-
گروه آموزشي
رياضي كاربردي و علوم كامپيوتر
-
چكيده لاتين
The increasing use of mathematical models based on fractional derivatives in diverse
fields such as basic sciences, engineering, astronomy, medical sciences, and
other areas has highlighted the necessity and importance of studying this class of
equations more than ever. This thesis investigates the regularity and numerical solution
of the bidirectional fractional reaction–diffusion equation by employing the
Petrov–Galerkin spectral method. In the first stage, the fundamental concepts of
fractional calculus, including Riemann–Liouville and Caputo derivatives, as well
as the properties of special functions such as Gamma, Beta, and Mittag–Leffler
functions, are introduced. Functional spaces such as Hilbert, Banach, and weighted
Sobolev spaces are examined as the framework for analyzing the regularity of solutions.
Moreover, classical orthogonal polynomials (Jacobi, Legendre, and Chebyshev)
and Sturm–Liouville theory are presented as the central tools of spectral methods.
Weighted residual methods and numerical integration techniques, including
Gauss–Jacobi quadrature, form the computational framework of this study. Subsequently,
the bidirectional fractional reaction–diffusion equation is investigated, and
it is shown that the solution regularity in weighted Sobolev spaces is significantly
improved compared to standard Sobolev spaces. By exploiting this improved regularity,
the Petrov–Galerkin spectral method is implemented for the numerical solution
of the equation, and its discrete formulation together with the solution procedure
is presented. Error analysis of the method, including projection error estimates
and stability considerations, is carried out, and the optimal convergence rate of the
method is established theoretically. Numerical results from simulations confirm the
theoretical analysis and validate the predicted convergence rate.
-
تعداد فصل ها
5
-
فهرست مطالب pdf
149513
-
لينک به اين مدرک :