二维的Volterra-Fredholm积分方程的谱配置法的解法与误差分析

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随着科学技术的发展,许多工程问题的数学模型都可以表成积分方程形式,例如:流体力学,弹性力学,生物学以及人口问题等等,所以,研究积分方程是很有意义的。积分方程的研究为一些实际问题的解决提供了巨大帮助,同时,积分方程的多种类型对应了现实问题的多种模型。Fredholm以及Volterra型是积分方程的常见形式,然而现阶段研究都是运用配置法解一维与二维情况。二维混合型Fredholm-Volterra积分方程解法研究得还不够彻底。  对于积分方程的求解方法有求积法,退化核法,配置法等。本文研究二维第二类Fredholm-Volterra积分方程的配置解法。介绍四种配置法,Taylor配置法,Fibonacci配置法,Lagrange配置法以及Chebyshev配置法,同时在第四章给出一种数值解法,这便丰富了二维混合型积分方程的数值解法。在选择不同基函数基础上,将假设的配置解代入原方程,同时也要选择配置解,把配置解一并代入,将原方程化成级数形式。最后求解矩阵得出的是配置解的系数,将系数代入配置解得到最终结果。每节后面会给出方法的误差分析,比较各方法之间的好处。配置法导出的系数矩阵条件数简称为配置法条件数。条件数的大小影响着离散方程的计算量,是评估算法优劣的重要指标,也是我们研究配置法的基础。  在第四章除了给出四种配置法以外,还给出一种Chebyshev-Legendre数值求解法。该方法是将第三章二维Volterra积分方程Chebyshev-Legendre谱方法推广到二维的Volterra-Fredholm积分方程中。在该积分求解时,这属于数值求解法。在这里,文章应用Gauss点求解Volterra积分部分。在实际求解中,可以根据方程的具体形式选择求解方法。对于Chebyshev-Legendre谱配置法,本文给出基本形式上的一种,由于Chebyshev多项式有其他形式,而且对应权函数不一样,整个算子矩阵也会随之变化,所以此方法在选择基函数时有一定局限性。
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