数学 > 数值分析
[提交于 2025年4月13日
(此版本)
, 最新版本 2025年5月23日 (v2)
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标题: 基于移位Gegenbauer伪谱方法的黎曼-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 Shifted Gegenbauer Pseudospectral Methods
摘要: 本文介绍了一种位移Gegenbauer伪谱(SGPS)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位移Gegenbauer积分矩阵(FSGIMs),该方法对光滑函数实现了超指数收敛,在计算成本最小的情况下提供了接近机器精度的准确性。可调节的位移Gegenbauer(SG)参数使得在不同问题中可以灵活优化,而严格的误差分析证实了在最优设置下误差迅速衰减。数值实验表明,SGPS方法在精度上比MATLAB的integral、MATHEMATICA的NIntegrate和现有技术高出多达两个数量级,对于不同的分数阶0 <\alpha < 1,其效率也更优。其适应性和精确性使SGPS方法成为分数阶微积分的一种变革性工具,非常适合建模具有记忆性和非局部行为的复杂系统。
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