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具有移动边界的 Schrodinger 问题的收敛性分析

Convergence Analysis of a Schrodinger Problem with Moving Boundary

Daniel G. Alfaro Vigo, Daniele C. R. Gomes, Bruno A. do Carmo, Mauro A. Rincon

AI总结:

本文分析了具有移动边界的非线性 Schrodinger 问题线性化 Crank-Nicolson Galerkin 方法的收敛性,在半离散和全离散下证明了 $L^2$-范数最优误差估计,并通过数值模拟验证了理论与数值结果的一致性。

摘要:

本文针对具有移动边界域相关的非线性 Schrodinger 问题,提出了线性化 Crank-Nicolson Galerkin 方法收敛性的数学分析。该数值方法的收敛性分析针对半离散和全离散问题均进行了研究。在 $L^2$-范数下获得了阶为 ${O}(τ^2+ h^s),~ 2\leq s\leq r$ 的最优误差估计,其中 $h$ 是有限元网格尺寸参数,$τ$ 是时间步长,$r-1$ 表示有限元多项式基的次数。提供了数值模拟以证实理论与数值结果间的一致性,验证了方法及不同次数 $p\geq 1$ 的 Lagrange 多项式和 Hermite 多项式(次数 $p=3$)作为近似解基的收敛阶。

英文摘要:

In this article, we present the mathematical analysis of the convergence of the linearized Crank-Nicolson Galerkin method for a nonlinear Schrodinger problem related to a domain with a moving boundary. The convergence analysis of the numerical method is carried out for both semi-discrete and fully discrete problems. An optimal error estimate in the $L^2$-norm with order ${O}(τ^2+ h^s),~ 2\leq s\leq r$, where $h$ is the finite element mesh size parameter, $τ$ is the time step, and $r-1$ represents the degree of the finite element polynomial basis. Numerical simulations are provided to confirm the consistency between theoretical and numerical results, validating the method and the order of convergence for different degrees $p\geq 1$ of the Lagrange polynomials and also for Hermite polynomials (degree $p=3$), which form the basis of the approximate solution.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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