مجله مدل‌سازی پیشرفته ریاضی

مجله مدل‌سازی پیشرفته ریاضی

حل مسئله FBVP در فضاهای باناخ: تحلیل وجود، یکتایی و خطای تقریب جواب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشگاه ارومیه
چکیده
در این مقاله، معادله دیفرانسیل مرتبه چهارم با شرایط مرزی (FBVP) به‌صورت معادله انتگرال ولترا-فردهلم ( VFIE ) بازنویسی شده است. با استفاده از روش پیکارد، قضیه نقطه ثابت باناخ و نامساوی شوارتز، وجود، یکتایی و همگرایی حل را در چارچوب VFIE اثبات می‌شود و همچنین قضیه تقریب خطای جواب عددی مورد اثبات قرار می‌گردد. در این مطالعه، عملکرد روش تاو در حل مسائل FBVP با استفاده از توابع پایه چبیشف بررسی می‌شود. فرمول‌بندی معادل جبری این مسائل با بهره‌گیری از رویکرد ماتریس عملیاتی تاو توسعه داده شده است. آزمایش‌های عددی بر روی مسائل خطی و غیرخطی FBVP با استفاده از روش تاو، کاهش نمایی خطاها را نشان می‌دهد. نتایج عددی، شامل مقایسه با نتایج موجود برای مسائل مشابه، دقت بالای روش پیشنهادی تاو را به‌خوبی نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Solving FBVP in Banach Spaces: Analysis of Existence, Uniqueness and Error Estimation

نویسنده English

Shokri Shokri
Urmia University
چکیده English

In this paper, we reformulate the fourth-order differential equation with boundary condition (FBVP) as a Volterra-Fredholm integral equation (VFIE). We establish the existence, uniqueness, and convergence of the solution within the VFIE framework using Picard’s method, Banach’s fixed-point theorem, and Schwarz’s inequality. This study investigates the Tau method’s performance when employing Legendre basis functions for solving FBVP. We develop an algebraic equivalent formulation of FBVP using the operational Tau matrix approach. Numerical experiments using the Tau method on linear and nonlinear FBVP demonstrate an exponential decrease in errors. Illustrative examples are given to verify the accuracy and performance of the proposed method. The numerical results include comparisons with existing results for the same problems, which clearly highlight the accuracy of the proposed Tau method.

کلیدواژه‌ها English

Banach spaces
Fixed point theorem
Fourth-order BVP
Tau method
Voltera-Fredholm equation

  • تاریخ دریافت 01 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 28 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 19 خرداد 1405