一类非线性多延迟偏微分方程的数值解法

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延迟微分方程在近二十年来得到了迅速的发展,延迟偏微分方程作为微分方程的一个发展活跃分支,广泛应用于人口动力学、传染病学、生态学、核工程、交通调度、工程控制等科学领域,对描述自然科学和社会科学中的各种现象具有重要作用。学者们关于延迟偏微分方程的理论研究成果越来越多,如解的稳定性,收敛性,周期性,振动性等。因延迟项的存在,求解延迟微分方程很少可以得到解析解的表达式,并且一定程度上使得理论分析复杂化,因此对延迟微分方程的数值解法的研究十分必要。考虑一类非线性单延迟偏微分方程,Ferreira JA.给出了向后Euler差分格式,孙志忠,张在斌先后建立了Crank-Nicolson型差分格式和紧致差分格式,关于数值解法的稳定性和收敛性的证明也都给出。这几种数值解法也可以求解多延迟偏微分方程的问题。本文主要针对一类多延迟偏微分方程的初边值问题,提出三种数值解法并对其收敛性和稳定性进行分析。针对上述多延迟微分方程可以建立相应的隐式Euler差分格式、Crank-Nicolson型差分格式和紧致差分格式。应用能量分析方法,三种数值解法的稳定性和收敛性的证明容易得出。最后通过相应的数值实例研究验证数值解法的稳定性和收敛性。
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