一类时间-空间分数阶Klein-Gordon方程的孤立波解

1

作者 陆求赐 王学彬 +1 位作者 张宋传 徐瑞标 《延边大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第1期30-35,共6页

利用1/G展开法对一类时间-空间分数阶Klein-Gordon方程进行了求解,并得到了丰富的行波解.所得解主要为该方程的孤立波解和扭曲波解.选取部分解进行相图分析显示,所得解均是有效的.该研究结果扩展了分数阶Klein-Gordon方程的应用范围.

关键词 时间-空间分数阶klein-gordon方程 1/G展开法 行波变换 保形分数阶导数 孤立波解

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多项时间分数阶混合扩散-波动方程ADI有限差分法

2

作者 黎丽梅 易云玲 +1 位作者 郭欣雨 郭广源 《湖南理工学院学报（自然科学版）》 CAS 2024年第3期1-7,共7页

用交替方向隐式(ADI)有限差分法研究多项时间分数阶混合扩散-波动方程的数值解,在时间方向上,采用降阶的方法,将扩散项和波动项转化为RL积分项和扩散项,分别使用L2-1_(σ)和L1公式逼近;空间方向结合二阶中心差商离散,并通过数值算例验... 用交替方向隐式(ADI)有限差分法研究多项时间分数阶混合扩散-波动方程的数值解,在时间方向上,采用降阶的方法,将扩散项和波动项转化为RL积分项和扩散项,分别使用L2-1_(σ)和L1公式逼近;空间方向结合二阶中心差商离散,并通过数值算例验证差分格式的有效性. 展开更多

关键词 多项时间分数阶混合扩散-波动方程 交替方向隐式法 有限差分法

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基于时间-空间分数阶偏微分方程的图像去噪模型 被引量：9

3

作者 黄果 许黎 +1 位作者 陈庆利 蒲亦非 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期1741-1752,共12页

为了在去噪的同时更多地保留图像的细节信息,将分数阶微积分理论和梯度下降流有效结合,提出了分数阶梯度下降流的概念,并证明了能量泛函的分数阶梯度下降流在一定微分阶次范围内是收敛的。在此基础上,将时间因素引入到改进的基于空间分... 为了在去噪的同时更多地保留图像的细节信息,将分数阶微积分理论和梯度下降流有效结合,提出了分数阶梯度下降流的概念,并证明了能量泛函的分数阶梯度下降流在一定微分阶次范围内是收敛的。在此基础上,将时间因素引入到改进的基于空间分数阶偏微分方程的去噪模型中,从而构建了基于时间-空间分数阶偏微分方程的去噪模型,该模型实现了在时间方向上和空间平面内的同时去噪。实验结果表明,提出的基于时间-空间分数阶偏微分方程的图像去噪模型较基于空间分数阶偏微分方程的图像去噪模型不仅可以提高信噪比,而且可以大幅减少图像获得最大信噪比所需要的迭代次数。 展开更多

关键词 分数阶微积分 时间-空间分数阶偏微分方程 分数阶梯度 变分法 泛函极值 图像去噪

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两边空间-时间分数阶扩散方程的加权有限差分格式(英文) 被引量：4

4

作者 马维元 刘华 《华东师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期41-48,70,共9页

对于空间-时间分数阶扩散方程的初边值问题提出了一种加权差分格式.利用能量估计,得到了差分格式的稳定性.然后使用数学归纳法证明了在相同的条件下,所提出的的格式是收敛的.最后通过一个例子说明了所提出的格式是可靠的、有效的.

关键词 分数阶扩散方程 空间-时间分数阶导数 加权差分格式 收敛性 稳定性

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求解非线性时间分数阶Klein-Gordon方程的谱配置方法 被引量：2

5

作者 周琴 杨银 《吉林大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期286-292,共7页

用Jacobi谱配置方法,数值求解一类非线性时间分数阶导数为Caputo导数的KleinGordon方程.先用Caputo分数阶导数和Riemann-Liouville分数阶积分的关系,将分数阶Klein-Gordon方程转化为在时间上带奇异核的积分微分方程,再在时间和空间上采... 用Jacobi谱配置方法,数值求解一类非线性时间分数阶导数为Caputo导数的KleinGordon方程.先用Caputo分数阶导数和Riemann-Liouville分数阶积分的关系,将分数阶Klein-Gordon方程转化为在时间上带奇异核的积分微分方程,再在时间和空间上采用Jacobi谱配置法,并用高斯积分公式逼近积分项,使方程在配置点上成立,从而求得其数值解.数值算例结果表明,该方法所得数值解很好地逼近了精确解. 展开更多

关键词 CAPUTO分数阶导数 时间分数阶klein-gordon方程 谱配置方法

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时间-空间分数阶扩散方程 被引量：1

6

作者 朱波 韩宝燕 《江南大学学报（自然科学版）》 CAS 2010年第6期750-752,共3页

讨论了用分数阶Caputo算子c0Dvt和分数阶Riesz算子▽xμ分别替换扩散方程中对时间和空间变量的偏导数后得到的时间-空间分数阶扩散方程定解问题,利用积分变换(Fourier变换、Laplace变换)及其逆变换得到时间-空间分数阶扩散方程的Green函... 讨论了用分数阶Caputo算子c0Dvt和分数阶Riesz算子▽xμ分别替换扩散方程中对时间和空间变量的偏导数后得到的时间-空间分数阶扩散方程定解问题,利用积分变换(Fourier变换、Laplace变换)及其逆变换得到时间-空间分数阶扩散方程的Green函数,并用Green函数得到有源时间-空间分数阶扩散方程Cauchy问题的解。 展开更多

关键词 时间-空间分数阶扩散方程 FOURIER变换 LAPLACE变换 GREEN函数 Mittag-Leffler函数

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基于时间-空间谱配法的分数阶微分方程的一种解法

7

作者 王龙 赵丹 《山东农业大学学报（自然科学版）》 北大核心 2019年第1期142-144,共3页

随着分数阶微分方程的应用领域越来越广泛,相应的理论研究也变得更加重要。本文针对时间分数阶的经典微分方程,提出一种加入空间谱配的解法。通过对时间分数阶经典微分方程的推导,得出等价的微分方程并获取空间配置点,然后应用高斯积分... 随着分数阶微分方程的应用领域越来越广泛,相应的理论研究也变得更加重要。本文针对时间分数阶的经典微分方程,提出一种加入空间谱配的解法。通过对时间分数阶经典微分方程的推导,得出等价的微分方程并获取空间配置点,然后应用高斯积分公式转变空间,求出转换方程的积分项。数值验算结果表明:采用时间-空间谱配法得出的精确解与数值解吻合程度较好,基本能满足分数阶微分方程高精度近似解的要求。 展开更多

关键词 分数阶微分方程 时间-空间谱配法 精确解 数值解

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空间-时间分数阶高温热疗方程的数值模拟

8

作者 王燕 吴秋月 +2 位作者 邓娜 叶欣 韩文慧 《内江科技》 2017年第5期55-56,共2页

本文考虑了一个空间-时间分数阶高温热疗方程。该方程将一般的Pennes生物传热方程中时间一阶导数用α(0<α≤1)阶代替,空间二阶导数用β(1<β≤2)阶代替。利用差分方法,建立了显式差分格式,讨论了该格式的稳定性,并证明了它的收敛... 本文考虑了一个空间-时间分数阶高温热疗方程。该方程将一般的Pennes生物传热方程中时间一阶导数用α(0<α≤1)阶代替,空间二阶导数用β(1<β≤2)阶代替。利用差分方法,建立了显式差分格式,讨论了该格式的稳定性,并证明了它的收敛性,最后给出了数值模拟。 展开更多

关键词 生物传热方程 数值模拟 分数阶 时间 空间 热疗 高温 显式差分格式

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一类空间-时间分数阶Whitham-Broer-Kaup方程的行波解 被引量：8

9

作者 郭丽红 周冉 《吉林大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期7-12,共6页

考虑修正Riemann-Liouville分数阶导数意义下的一类空间-时间Whitham-Broer-Kaup(WBK)方程行波解的存在性,首先将WBK方程化为常微分方程组,然后利用首次积分法得到该方程一些行波解的解析表达式.

关键词 空间-时间分数阶WBK方程 修正的Riemann-Liouville分数阶导数 行波解 首次积分方法

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非线性变阶空间-时间分数阶对流-扩散方程的全隐式有限差分格式 被引量：2

10

作者 马亮亮 谭千蓉 刘冬兵 《四川师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第5期627-634,共8页

针对非线性变阶空间-时间分数阶对流-扩散方程的初边值问题,提出一种全隐式有限差分格式.首先,分别对Riemann-Liouville型变时间分数阶导数算子和Riemann-Liouville型变空间分数阶导数算子和广义Riesz分数阶导数算子进行离散化处理;然后... 针对非线性变阶空间-时间分数阶对流-扩散方程的初边值问题,提出一种全隐式有限差分格式.首先,分别对Riemann-Liouville型变时间分数阶导数算子和Riemann-Liouville型变空间分数阶导数算子和广义Riesz分数阶导数算子进行离散化处理;然后,通过离散的能量方法证明全隐式有限差分格式的稳定性和收敛性,并验证其收敛阶为O(τ+h);最后,通过数值算例检验该方法.试验结果表明:全隐式有限差分格式求解非线性变阶空间-时间分数阶对流-扩散方程初边值问题是可行和有效的. 展开更多

关键词 变阶空间-时间分数阶对流-扩散方程 全隐式有限差分格式 收敛性 稳定性 能量方法

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时间分数阶Klein-Gordon方程的有限差分方法

11

作者 丁鹏 梁宗旗 《集美大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第5期421-427,共7页

研究时间分数阶Klein-Gordon方程的有限差分方法。构建基于L 1格式的时间分数阶Klein-Gordon方程的均值有限差分格式,利用一种新的能量分析方法证明有限差分格式的收敛性与稳定性。最后,通过数值例子验证该方法的有效性与可行性。

关键词 时间分数阶klein-gordon方程 L 1格式 收敛性 稳定性

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空间-时间分数阶(2+1)-维Maccari方程组的新精确解

12

作者 张丹 崔泽建 《西南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第2期21-29,共9页

通过扩展的试探方程法去求解空间-时间分数阶(2+1)-维Maccari方程组{i D_(t)^(α)q+D_(ττ)^(2β)q+qr=0 D_(t)^(α)r+D_(ρ)^(η)r+D_(τ)^(β)(|q|^(2))=0的精确解,得到了5组新的精确解.这些解分为3类,即有理数解、双曲函数解、指数... 通过扩展的试探方程法去求解空间-时间分数阶(2+1)-维Maccari方程组{i D_(t)^(α)q+D_(ττ)^(2β)q+qr=0 D_(t)^(α)r+D_(ρ)^(η)r+D_(τ)^(β)(|q|^(2))=0的精确解,得到了5组新的精确解.这些解分为3类,即有理数解、双曲函数解、指数函数解,极大地丰富了解系,并且这些解在光纤学、量子力学、海洋学和光学等科学中也具有多种应用. 展开更多

关键词 空间-时间分数阶(2+1)-维Maccari方程组 扩展的试探方程法 精确解

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时间分数阶反应-扩散方程的隐式差分近似 被引量：20

13

作者 于强 刘发旺 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期315-319,共5页

考虑时间分数阶反应-扩散方程,它是从标准的反应-扩散方程中用分数阶导数α(0<α<1)代替一阶时间导数而得到.提出了一个计算有效的隐式差分近似.利用分数阶离散系数的特点,证明了这个隐式差分近似是无条件稳定的,并且也证明了它... 考虑时间分数阶反应-扩散方程,它是从标准的反应-扩散方程中用分数阶导数α(0<α<1)代替一阶时间导数而得到.提出了一个计算有效的隐式差分近似.利用分数阶离散系数的特点,证明了这个隐式差分近似是无条件稳定的,并且也证明了它的收敛性.最后给出数值例子. 展开更多

关键词 时间分数阶 反应-扩散方程 隐式差分近似 稳定性 收敛性

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多项时间-空间分数阶微分方程的PIM求解 被引量：1

14

作者 危国华 《武夷学院学报》 2018年第3期1-6,共6页

采用多项式基点插值(P IM)配置法求解多项时间-空间分数阶微分方程。首先进行时间离散得到半离散格式。然后,利用多项式基点插值离散空间变量得到全离散格式。最后,利用数值例子验证了数值方法的有效性。数值例子表明,无论是等距节点还... 采用多项式基点插值(P IM)配置法求解多项时间-空间分数阶微分方程。首先进行时间离散得到半离散格式。然后,利用多项式基点插值离散空间变量得到全离散格式。最后,利用数值例子验证了数值方法的有效性。数值例子表明,无论是等距节点还是非等距节点,所提出的数值方法均能很好的近似微分方程的精确解。 展开更多

关键词 时间-空间分数阶微分方程 多项式基 配置法 点插值

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两边空间分数阶对流-扩散方程的一种加权显式有限差分方法 被引量：3

15

作者 马亮亮 刘冬兵 《四川师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第1期76-82,共7页

考虑两边空间分数阶对流-扩散方程的初边值问题,基于Grünwald公式和移位Grünwald-Letnikov公式,提出一种加权显式有限差分解法.利用傅里叶变换和特征值法,得到差分格式的稳定性.然后使用最大模估计法证明在相同的条件下,所提... 考虑两边空间分数阶对流-扩散方程的初边值问题,基于Grünwald公式和移位Grünwald-Letnikov公式,提出一种加权显式有限差分解法.利用傅里叶变换和特征值法,得到差分格式的稳定性.然后使用最大模估计法证明在相同的条件下,所提出的差分格式是收敛的.最后通过数值例子说明所提出的差分格式是可靠和有效的,并对方程的数值解与精确解进行比较,验证了文中的理论结果. 展开更多

关键词 分数阶对流-扩散方程 空间分数阶导数 加权差分格式 收敛性 稳定性 有限差分法

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一类Riesz空间分数阶时滞扩散微分方程的隐-显差分格式 被引量：2

16

作者 杨水平 刘红良 《湘潭大学自然科学学报》 CAS 2018年第1期27-30,共4页

通过对一类含有非线性时滞项的Riesz分数阶扩散微分方程的线性项采用隐式差分格式离散,对含有时滞非线性项采用显式差分格式离散,构造了求解该问题的隐-显差分格式.并证明了方法是收敛和稳定的.最后还利用外推技巧提高了方法的收敛阶,... 通过对一类含有非线性时滞项的Riesz分数阶扩散微分方程的线性项采用隐式差分格式离散,对含有时滞非线性项采用显式差分格式离散,构造了求解该问题的隐-显差分格式.并证明了方法是收敛和稳定的.最后还利用外推技巧提高了方法的收敛阶,若干的数值结果也验证了本文的理论结果. 展开更多

关键词 含有非线性时滞项的Riesz空间分数阶扩散微分方程 隐-显差分格式 收敛性 稳定性 外推方法

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非线性时间分数阶Klein-Gordon方程的精确行波解

17

作者 张练 刘小华 曾职云 《西南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第3期36-43,共8页

利用分数复变换将非线性时间分数阶Klein-Gordon方程转化为等价的非线性常微分方程;利用平面动力系统理论和方法给出了Klein-Gordon方程存在4个钟状孤波解、4个扭状孤波解和无穷多个周期解;通过辅助方程法给出了时间分数阶Klein-Gordon... 利用分数复变换将非线性时间分数阶Klein-Gordon方程转化为等价的非线性常微分方程;利用平面动力系统理论和方法给出了Klein-Gordon方程存在4个钟状孤波解、4个扭状孤波解和无穷多个周期解;通过辅助方程法给出了时间分数阶Klein-Gordon方程的4个扭状孤波解和周期解的精确表达式. 展开更多

关键词 平面动力系统理论 时间分数阶klein-gordon方程 辅助方程法 精确解

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时间-空间分数阶扩散方程的隐式差分近似

18

作者 魏涛 《兰州文理学院学报（自然科学版）》 2017年第6期21-24,共4页

针对一类时间-空间分数阶扩散方程建立了隐式差分格式,时间分数阶导数采用直接离散,空间分数阶导数采用移位Grunwald公式进行有限差分逼近,讨论了差分解的存在惟一性,证明了该隐式差分近似是无条件稳定的,并且也证明了它的收敛性.

关键词 时间-空间分数阶 隐式差分格式 稳定性 收敛性

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无界区域上分数阶Klein-Gordon方程的近似人工边界条件

19

作者 朱荣坤 梁宗旗 《集美大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第4期350-358,共9页

为了研究无界区域上时间分数阶Klein-Gordon方程,利用Laplace变换和Lagrange插值,将无界区域上时间分数阶Klein-Gordon方程近似转化为无界区域上整数阶偏微分方程。在此基础上,利用人工边界方法得到3种不同情形下无界区域上整数阶偏微... 为了研究无界区域上时间分数阶Klein-Gordon方程,利用Laplace变换和Lagrange插值,将无界区域上时间分数阶Klein-Gordon方程近似转化为无界区域上整数阶偏微分方程。在此基础上,利用人工边界方法得到3种不同情形下无界区域上整数阶偏微分方程的人工边界条件,从而将无界区域上时间分数阶Klein-Gordon方程近似转化成有界区域上人工边界条件下整数阶偏微分方程的初边值问题,并证明了人工边界条件下整数阶偏微分方程的稳定性。最后,构造了人工边界条件下整数阶偏微分方程的有限差分格式,并通过数值例子验证该格式的有效性。 展开更多

关键词 无界区域 时间分数阶klein-gordon方程 人工边界条件 LAPLACE变换

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求解四阶多项时间分数阶混合扩散-波方程的二阶差分格式

20

作者 高广花 徐鹏 《扬州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第4期24-35,共12页

为求解二维四阶多项时间分数阶混合扩散-波方程,基于降阶法将时间分数阶扩散项和分数阶波动项分别转换为时间分数阶积分项和扩散项,并在时间方向分别应用L2-1公式和分片线性插值方法进行离散,对空间四阶导数项也进行降阶处理,建立差分... 为求解二维四阶多项时间分数阶混合扩散-波方程,基于降阶法将时间分数阶扩散项和分数阶波动项分别转换为时间分数阶积分项和扩散项,并在时间方向分别应用L2-1公式和分片线性插值方法进行离散,对空间四阶导数项也进行降阶处理,建立差分求解格式.利用能量分析法对所得格式的稳定性和收敛性进行严格分析,结果显示其无条件稳定且在时间和空间方向上都是二阶收敛.数值算例证实所得数值格式的精度和有效性. 展开更多

关键词 四阶多项时间分数阶混合扩散-波方程 差分格式 稳定性 收敛性

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