Модификация метода параметризации решения краевой задачи для нагруженных дифференциальных уравнений с кусочно-постоянным аргументом обобщенного типа

Авторы

  • E. Bakirova Институт математики и математического моделирования
  • Zh. Kadirbayeva Международный университет информационных технологий
  • A. Nessipbayeva Казахский национальный женский педагогический университет

DOI:

https://doi.org/10.26577/JMMCS.2022.v115.i3.02
        146 93

Ключевые слова:

нагрузка, кусочно-постоянный аргумент, двухточечная краевая задача, метод параметризации, численное решение

Аннотация

В данной работе модификация метода параметризации Джумабаева развивается на краевую задачу для систем нагруженных дифференциальных уравнений  с кусочно-постоянным аргументом обобщенного типа. Метод основан на сведении исследуемой задачи к эквивалентной многоточечной краевой задаче для обыкновенных дифференциальных уравнений с параметрами.  Эквивалентная краевая задача с параметрами состоит из задачи Коши для системы  обыкновенных дифференциальных уравнений с параметрами, двухточечного условия,  условия склеивания и дополнительных условий относительно кусочно-постоянного аргумента. Решение задачи Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений с параметрами строится с помощью фундаментальной матрицы дифференциального уравнения. Используя значения решения в соответствующих точках и подставляя их в двухточечное условие, условие склеивания и условий относительно кусочно-постоянного аргумента составляется система линейных алгебраических уравнений относительно параметров. Предложена модификация метода параметризации Джумабаева решения рассматриваемой краевой задачи, основанная на решении построенной системы и метода Рунге-Кутта 4-го порядка  для решения задачи Коши на подинтервалах. Полученные результаты верифицированы численным примером. Численный анализ показал высокую эффективность построенной модификации метода параметризации Джумабаева.

Библиографические ссылки

[1] Busenberg S., Cooke K.L., "Models of vertically transmitted disease with sequential continuous dynamics" , Lakshmikantham V (ed) Nonlinear phenomena in mathematical sciences, (1982): 179-189.
[2] Cooke K.L., Wiener J., "Retarded differential equations with piecewise constant delays" , J Math Anal Appl, 99, (1984): 179-189.
[3] Akhmet M., Yilmaz E., "Neural Networks with Discontinuous/Impact Activations" , (Springer, New York, 2014).
[4] Akhmet M.U., "Nonlinear hybrid continuous/discrete time models" , ( Atlantis, Amsterdam-Paris, 2011).
[5] Akhmet M.U., "Almost periodic solution of differential equations with piecewise-constant argument of generalized type" , Nonlinear Analysis-Hybrid Systems, 2, (2008): 456-467.
[6] Akhmet M.U., "On the reduction principle for differential equations with piecewise-constant argument of generalized type" , J. Math. Anal. Appl., 1, (2007): 646-663.
[7] Dzhumabaev D.S., "Criteria for the unique solvability of a linear boundary-value problem for an ordinary differential equation" , USSR Comput. Math. Math. Phys., 1, (1989): 34–46.
[8] Temesheva S.M., Dzhumabaev D.S., Kabdrakhova S.S. "On One Algorithm To Find a Solution to a Linear Two-Point Boundary Value Problem" , Lobachevskii J. of Math., 42, (2021): 606-612.
[9] Nakhushev A.M., "Loaded equations and their applications" , (Nauka, Moscow, 2012) (in Russian).
[10] Nakhushev A.M., "An approximation method for solving boundary value problems for differential equations with applications to the dynamics of soil moisture and groundwater" , Differential Equations, 18, (1982): 72–81.
[11] Dzhenaliev M.T. "Loaded equations with periodic boundary conditions" , Differential Equations, 37, (2001): 51-57.
[12] Abdullaev V.M., Aida-zade K.R. "Numerical method of solution to loaded nonlocal boundary value problems for ordinary differential equations" , Comput. Math. Math. Phys., 54, (2014): 1096-1109.
[13] Assanova A.T., Kadirbayeva Zh.M. "Periodic problem for an impulsive system of the loaded hyperbolic equations" , Electronic Journal of Differential Equations, 72, (2018): 1-8.
[14] Assanova A.T., Imanchiyev A.E., Kadirbayeva Zh.M. "Numerical solution of systems of loaded ordinary differential equations with multipoint conditions" , Comput. Math. Math. Phys., 58, (2018): 508–516.
[15] Assanova A.T., Kadirbayeva Zh.M. "On the numerical algorithms of parametrization method for solving a two-point boundary-value problem for impulsive systems of loaded differential equations" , Comp. and Applied Math., 37, (2018): 4966–4976.
[16] Kadirbayeva Zh.M., Kabdrakhova S.S., Mynbayeva S.T. "A Computational Method for Solving the Boundary Value Problem for Impulsive Systems of Essentially Loaded Differential Equations" , Lobachevskii J. of Math., 42, (2021): 3675- 3683.
[17] Dzhumabaev D.S. "On one approach to solve the linear boundary value problems for Fredholm integro-differential equations" , J. of Comp. and Applied Math., 294, (2016): 342-357

Загрузки

Как цитировать

Bakirova, E., Kadirbayeva, Z., & Nessipbayeva, A. (2022). Модификация метода параметризации решения краевой задачи для нагруженных дифференциальных уравнений с кусочно-постоянным аргументом обобщенного типа. Вестник КазНУ. Серия математика, механика, информатика, 115(3), 16–24. https://doi.org/10.26577/JMMCS.2022.v115.i3.02