一类分数阶Langevin方程block⁃by⁃block算法的数值分析

摘要

分数阶Langevin方程有重要的科学意义和工程应用价值,基于经典block⁃by⁃block算法,求解了一类含有Caputo导数的分数阶Langevin方程的数值解.Block⁃by⁃block算法通过引入二次Lagrange基函数插值,构造出逐块收敛的非线性方程组,通过在每一块耦合求得分数阶Langevin方程的数值解.在0<α<1条件下,应用随机Taylor展开证明block⁃by⁃block算法是3+α阶收敛的,数值试验表明在不同α和时间步长h取值下,block⁃by⁃block算法具有稳定性和收敛性,克服了现有方法求解分数阶Langevin方程速度慢精度低的缺点,表明block⁃by⁃block算法求解分数阶Langevin方程是高效的.