RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Владикавказский математический журнал // Архив

Владикавк. матем. журн., 2023, том 25, номер 3, страницы 15–35 (Mi vmj869)

Численные методы решения нелокальных краевых задач для обобщенных нагруженных уравнений Аллера

М. Х. Бештоков

Институт прикладной математики и автоматизации — филиал КБНЦ РАН, Россия, 360004, Нальчик, ул. Шортанова, 89 A

Аннотация: Работа посвящена нелокальным краевым задачам для одномерных по пространству нагруженных уравнений Аллера с переменными коэффициентами и двумя операторами дробного дифференцирования Капуто с порядками $\alpha$ и $\beta$. Подобные задачи возникают в практике регулирования солевого режима почв, когда расслоение верхнего слоя достигается сливом слоя воды с поверхности затопленного на некоторое время участка. Для численного решения поставленных задач на равномерной сетке построены разностные схемы. Методом энергетических неравенств при различных соотношениях между порядками дробной производной Капуто $\alpha$ и $\beta$ получены априорные оценки в дифференциальной и разностной трактовках для решений нелокальных краевых задач. Из полученных априорных оценок следуют единственность и устойчивость решения по правой части и начальным данным, а также сходимость решения разностной задачи к решению соответствующей исходной дифференциальной задачи (в предположении существования решения дифференциальной задачи в классе достаточно гладких функций) со скоростью $O(h^2+\tau^2)$ при $\alpha=\beta$ и $O(h^2+\tau^{2-\max\{\alpha,\beta\}})$ при $\alpha\neq\beta$. В работе также приводится алгоритм численного решения нелокальной краевой задачи для нагруженного уравнения Аллера с переменными коэффициентами и оператором Бесселя.

Ключевые слова: нелокальные краевые задачи, априорная оценка, уравнение Аллера, нагруженные уравнения, обобщенное уравнение влагопереноса, дробная производная Капуто.

УДК: 519.63

MSC: 65N06, 65N12

Поступила в редакцию: 18.04.2022

DOI: 10.46698/c8748-9711-0633-d



© МИАН, 2024