Numerical Analysis of the Chebyshev Collocation Method for Functional Volterra Integral Equations

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Azevedo, J. S.
Data de Publicação: 2020
Outros Autores: Afonso, S. M. [UNESP], Da Silva, M. P. G.
Tipo de documento: Artigo
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
Texto Completo: http://dx.doi.org/10.5540/tema.2020.021.03.0521
http://hdl.handle.net/11449/212217
Resumo: The collocation method based on Chebyshev basis functions, coupled Picard iterative process, is proposed to solve a functional Volterra integral equation of the second kind. Using the Banach Fixed Point Theorem, we prove theorems on the existence and uniqueness solutions in the L 2-norm. We also provide the convergence and stability analysis of the proposed method, which indicates that the numerical errors in the L 2-norm decay exponentially, provided that the kernel function is sufficiently smooth. Numerical results are presented and they confirm the theoretical prediction of the exponential rate of convergence.
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spelling Numerical Analysis of the Chebyshev Collocation Method for Functional Volterra Integral Equationsfunctional Volterra integral equation collocation methodPicard iterationmétodo de colocação de equação integral funcional de Volterraiteração de PicardThe collocation method based on Chebyshev basis functions, coupled Picard iterative process, is proposed to solve a functional Volterra integral equation of the second kind. Using the Banach Fixed Point Theorem, we prove theorems on the existence and uniqueness solutions in the L 2-norm. We also provide the convergence and stability analysis of the proposed method, which indicates that the numerical errors in the L 2-norm decay exponentially, provided that the kernel function is sufficiently smooth. Numerical results are presented and they confirm the theoretical prediction of the exponential rate of convergence.O método de colocação baseado em funções de base de Chebyshev, acoplado com processo iterativo de Picard, é proposto para resolver uma equação integral funcional de Volterra do segundo tipo. Usando o Teorema do Ponto Fixo de Banach, provamos teoremas sobre a solução de existência e unicidade na norma L 2. Também fornecemos a análise de convergência e estabilidade do método proposto, o qual indica que os erros numéricos na norma L 2 decaem exponencialmente, desde que o kernel seja suficientemente suave. Resultados numéricos são apresentados e confirmam a previsão teórica da taxa exponencial de convergência.Universidade Federal da Bahia, Instituto de Ciências, Tecnologia e InovaçãoUniversidade Estadual Paulista, Instituto de Geociências e Ciências ExatasUniversidade Federal do Recôncavo da Bahia, Centro de Ciências Exatas e TecnológicasUniversidade Estadual Paulista, Instituto de Geociências e Ciências ExatasSociedade Brasileira de Matemática Aplicada e ComputacionalUniversidade Federal da BahiaUniversidade Estadual Paulista (Unesp)Universidade Federal do Recôncavo da BahiaAzevedo, J. S.Afonso, S. M. [UNESP]Da Silva, M. P. G.2021-07-14T10:36:28Z2021-07-14T10:36:28Z2020-11-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/article521-536application/pdfhttp://dx.doi.org/10.5540/tema.2020.021.03.0521TEMA (São Carlos). Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional, v. 21, n. 3, p. 521-536, 2020.1677-19662179-8451http://hdl.handle.net/11449/21221710.5540/tema.2020.021.03.0521S2179-84512020000300521S2179-84512020000300521.pdfSciELOreponame:Repositório Institucional da UNESPinstname:Universidade Estadual Paulista (UNESP)instacron:UNESPengTEMA (São Carlos)info:eu-repo/semantics/openAccess2023-12-14T06:24:54Zoai:repositorio.unesp.br:11449/212217Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.unesp.br/oai/requestopendoar:29462024-08-05T20:21:40.463070Repositório Institucional da UNESP - Universidade Estadual Paulista (UNESP)false
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