Algoritmos numéricos para a equação da difusão fracionária

análise da complexidade temporal

Authors

  • Jhoab P. de Negreiros Associação Brasileira de Educadores Lassalistas
  • Cristiane O. Faria Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
  • Carlos A. de Moura Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)

DOI:

https://doi.org/10.5540/03.2025.011.01.0337

Keywords:

Equação da difusão fracionária, Derivadas fracionárias, Método de diferenças finitas, Complexidade temporal

Abstract

Neste trabalho, apresentamos um estudo comparativo da análise da complexidade temporal para algoritmos numéricos utilizados para a equação da difusão fracionária com coeficientes constantes. São consideradas seis derivadas fracionárias: de Riemann-Liouville, de Caputo, de Caputo-Fabrizio, de Atangana-Baleanu do tipo Caputo (esses operadores não locais), e de Chen e de Katugampola (operadores locais). A abordagem numérica escolhida é um esquema implícito de diferenças finitas, inspirado no método clássico de Euler regressivo e testes computacionais são apresentados com resultados que comprovam as conclusões teóricas.

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References

R. J. LeVeque. Finite difference methods for ordinary and partial differential equations: steady-state and time-dependent problems. SIAM, 2007. ISBN: 978-0-898716-29-0.

C. Li e F. Zeng. Numerical Methods for Fractional Calculus. Chapman & Hall/CRC Numerical Analysis and Scientific Computing Series. CRC Press, 2015. ISBN: 9781482253818.

R. Metzler e J. Klafter. “The random walk’s guide to anomalous diffusion: a fractional dynamics approach”. Em: Physics Reports 339.1 (2000), pp. 1–77. ISSN: 0370-1573. DOI: https://doi.org/10.1016/S0370-1573(00)00070-3.

J. P. de Negreiros, C. A. de Moura e C. O. de Faria. “Numerical algorithms considering a dimensional correction parameter on the fractional order diffusion equation”. Em: C.Q.D. - Revista Eletrônica Paulista de Matemática 22.2 (2022). URL: https://sistemas.fc.unesp.br/ojs/index.php/revistacqd/article/view/324.

J. P. de Negreiros. “Métodos de Diferenças Finitas para a Equação de Difusão Fracionária”. Tese de doutorado. UERJ, 2023.

S. Qureshi, N. A. Rangaig e D. Baleanu. “New numerical aspects of Caputo-Fabrizio fractional derivative operator”. Em: Mathematics 7.4 (2019), p. 374. ISSN: 2227-7390. DOI: 10.3390/math7040374.

S. Yadav, R. K. Pandey e A. K. Shukla. “Numerical approximations of Atangana–Baleanu Caputo derivative and its application”. Em: Chaos, Solitons & Fractals 118 (2019), pp. 58–64. ISSN: 0960-0779. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chaos.2018.11.009.

Published

2025-01-20

Issue

Section

Trabalhos Completos