4.1。通过OMCFD解决问题
利用引理
5,我们可以近似的函数<我nline-formula>
x米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
如下:
(17)米米l:mtext>
x米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
≈米米l:mo>
C米米l:mi>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
C米米l:mi>
我米米l:mi>
∈米米l:mo>
R米米l:mi>
(米米l:mo>
米米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
×米米l:mo>
1米米l:mn>
。
gydF4y2Ba从(
17)和(
15我们可以写
(18)米米l:mtext>
D米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
x米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
≈米米l:mo>
C米米l:mi>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
D米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
。米米l:mo>
因此,问题(
1)和(
2)降低了以下问题:
(19)米米l:mtext>
C米米l:mi>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
D米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
g米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
,米米l:mo>
C米米l:mi>
1米米l:mn>
T米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
C米米l:mi>
n米米l:mi>
T米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
和初始条件
(20)米米l:mtext>
C米米l:mi>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
0米米l:mn>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
x米米l:mi>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
。米米l:mo>
现在,使用引理
5我们可以近似系统中所有的已知函数(
19)。然后,利用引理
7和推论
8和
9,因为函数<我nline-formula>
g米米l:mi>
我米米l:mi>
多项式,我们获得以下近似:
(21)米米l:mtext>
g米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
,米米l:mo>
X米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
≈米米l:mo>
G米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
C米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
C米米l:mi>
n米米l:mi>
)米米l:mo>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
G米米l:mi>
我米米l:mi>
:米米l:mo>
R米米l:mi>
(米米l:mo>
米米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
×米米l:mo>
n米米l:mi>
→米米l:mo>
R米米l:mi>
1米米l:mn>
×米米l:mo>
(米米l:mo>
米米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
。
gydF4y2Ba同时,对于每一个<我nline-formula>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
)米米l:mo>
,通过使用τ方法(
33我们可以生成代数方程(
19)和(
21),如下所示
(22)米米l:mtext>
G米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
=米米l:mo>
∫米米l:mo>
0米米l:mn>
1米米l:mn>
(米米l:mo>
C米米l:mi>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
D米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
G米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
C米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
C米米l:mi>
n米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
×米米l:mo>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
B米米l:mi>
j米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
从(
23)我们组<我nline-formula>
G米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
=米米l:mo>
C米米l:mi>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
0米米l:mn>
)米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
x米米l:mi>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
。
gydF4y2Ba最后,问题(
1)和(
2)已经被简化为代数方程组
(23)米米l:mtext>
G米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
(米米l:mo>
C米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
C米米l:mi>
n米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
。米米l:mo>
上述系统可以解决<我nline-formula>
C米米l:mi>
我米米l:mi>
通过牛顿迭代法。然后,我们得到函数的近似值<我nline-formula>
x米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
从(
17)。
4.2。通过OMRLFI解决问题
这个方法包括两个步骤。
步骤1。
初始条件是用来减少给定初值问题和零初始条件的问题。因此我们有一个修改的系统,包括初始值。
步骤2。
的BPs操作矩阵Riemann-Liouville分数积分用于将问题转化为一个代数方程组。
现在,从(
2我们定义
(24)米米l:mtext>
x米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
x米米l:mi>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
z米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1、2米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
z米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1、2米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
新的未知函数。
gydF4y2Ba用(
24)(
1)和(
2),我们有以下系统:
(25)米米l:mtext>
D米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
z米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
,米米l:mo>
Z米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
0米米l:mn>
<米米l:mo>
t米米l:mi>
≤米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
0米米l:mn>
<米米l:mo>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
≤米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
和初始条件
(26)米米l:mtext>
z米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
0米米l:mn>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
Z米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
z米米l:mi>
1米米l:mn>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
z米米l:mi>
n米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
]米米l:mo>
T米米l:mi>
和<我nline-formula>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
:米米l:mo>
(米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
1米米l:mn>
]米米l:mo>
×米米l:mo>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
→米米l:mo>
R米米l:mi>
是多变量多项式函数。我们使用以下近似:
(27)米米l:mtext>
D米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
z米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
≈米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
∈米米l:mo>
R米米l:mi>
(米米l:mo>
米米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
×米米l:mo>
1米米l:mn>
是未知向量。从(
7),(
27),定理
11,我们可以写
(28)米米l:mtext>
z米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
我米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
D米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
z米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
≈米米l:mo>
我米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
我米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
≈米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
F米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
。米米l:mo>
因此,通过(
27)和(
28),问题(
25)和(
26)降低了以下问题:
(29)米米l:mtext>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
,米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
1米米l:mn>
T米米l:mi>
F米米l:mi>
α米米l:mi>
1米米l:mn>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
T米米l:mi>
F米米l:mi>
α米米l:mi>
n米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
。米米l:mo>
正如我们在前一节中看到的,我们可以获得以下近似:
(30)米米l:mtext>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
,米米l:mo>
X米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
≈米米l:mo>
F米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
)米米l:mo>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
F米米l:mi>
我米米l:mi>
:米米l:mo>
R米米l:mi>
(米米l:mo>
米米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
×米米l:mo>
n米米l:mi>
→米米l:mo>
R米米l:mi>
1米米l:mn>
×米米l:mo>
(米米l:mo>
米米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
。因此,从(
29日)和(
30.)我们有
(31)米米l:mtext>
(米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
F米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
)米米l:mo>
)米米l:mo>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
。米米l:mo>
因此,我们减少了问题(
1)和(
2)代数方程组如下:
(32)米米l:mtext>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
F米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
这个系统可以解决吗<我nline-formula>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
通过牛顿迭代法。最后,我们获得的近似函数<我nline-formula>
x米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
通过
(33)米米l:mtext>
x米米l:mi>
我米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
≈米米l:mo>
x米米l:mi>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
C米米l:mi>
~米米l:mo>
我米米l:mi>
T米米l:mi>
F米米l:mi>
α米米l:mi>
我米米l:mi>
Φ米米l:mi>
米米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1、2米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
。米米l:mo>