数学 > 数值分析
[提交于 2025年4月13日
(v1)
,最后修订 2025年5月23日 (此版本, v2)]
标题: 基于Gegenbauer的分数阶逼近方法对黎曼-刘维尔分数阶积分的超指数逼近
标题: Super-Exponential Approximation of the Riemann-Liouville Fractional Integral via Gegenbauer-Based Fractional Approximation Methods
摘要: 本文介绍了一种基于Gegenbauer的分数阶逼近(GBFA)方法,用于高精度逼近左Riemann-Liouville分数阶积分(RLFI)。 通过使用可预先计算的分数阶移位Gegenbauer积分矩阵(FSGIMs),该方法对光滑函数实现了超指数收敛,以最小的计算成本提供了接近机器精度的准确性。 可调节的移位Gegenbauer(SG)参数使得在不同问题中能够灵活优化,而严格的误差分析验证了当选择适当的参数时,逼近误差可以快速减少。 数值实验表明,GBFA方法在准确性上比MATLAB的integral、MATHEMATICA的NIntegrate和现有技术高出多达两个数量级,并且在不同分数阶0 <{\alpha }< 1的情况下表现出更高的效率。 其适应性和精度使GBFA方法成为分数阶微积分的一种变革性工具,非常适合用于建模具有记忆和非局部行为的复杂系统,因为在这些系统中,理解底层结构通常受益于识别内在对称性或模式。
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