Document
A new second order approximation for fractional derivatives with applications.
Identifier
DOI: http://dx.doi.org/10.24200/squjs.vol23iss1pp43-55
Source
Sultan Qaboos University Journal for Science. v. 23, no. 1, p. 43-55.
Contributors
Nafa, Kamel., Author
Other titles
تقريب جديد من الدرجة الثانية للمشتقات الكسرية مع تطبيقاتها.
Country
Oman.
City
Muscat.
Publisher
College of Science, Sultan Qaboos University.
Gregorian
2018-05-06
Language
English
English abstract
We propose a generalized theory to construct higher order Grünwald type approximations for fractional derivatives. We use this generalization to simplify the proofs of orders for existing approximation forms for the fractional derivative. We also construct a set of higher order Grünwald type approximations for fractional derivatives in terms of a general real sequence and its generating function. From this, a second order approximation with shift is shown to be useful in approximating steady state problems and time dependent fractional diffusion problems. Stability and convergence for a Crank-Nicolson type scheme for this second order approximation are analyzed and are supported by numerical results.
ISSN
2414-536 X
Arabic abstract
نقترح نظرية معممة لبناء تقديرات تقريبية من نوع Grünwald ذات الترتيب الأعلى للمشتقات الكسرية. نحن نستخدم هذا التعميم لتبسيط إثباتات الأوامر لنماذج التقريب الموجودة للمشتقة الكسرية. نقوم أيضًا ببناء مجموعة من التقديرات التقريبية من نوع Grünwald ذات الترتيب الأعلى للمشتقات الكسرية من حيث التسلسل الحقيقي العام ووظيفة توليده. من هذا، تبين أن التقريب من الدرجة الثانية مع الإزاحة مفيد في تقريب مشاكل الحالة المستقرة ومشاكل الانتشار الجزئي المعتمدة على الوقت. تم تحليل الثبات والتقارب لمخطط نوع Crank-Nicolson لهذا التقريب من الدرجة الثانية ودعمه بالنتائج العددية.
Category
Journal articles