Експоненціально збіжний метод для диференціального рівняння першого порядку в банаховому просторі з інтегральною нелокальною умовою

Abstract

Для дифференциального уравнения первого порядка с неограниченным операторным коэффициентом в банаховом пространстве рассматривается нелокальная задача с интегральным условием. Построен и обоснован экспоненциально сходящийся алгоритм для численного решения этой задачи в предположении, что операторный коэффициент a сильно позитивный и выполнены условия существования и единственности. Этот алгоритм основан на представлении операторных функций с помощью интеграла Данфорда-Коши по гиперболе, которая охватывает спектр a, и на квадратурной формуле, содержащей небольшое количество резольвент. Эффективность предложенного алгоритма продемонстрирована на нескольких примерах.

For the first-order differential equation with unbounded operator coefficient in a Banach space, we study the nonlocal problem with integral condition. An exponentially convergent algorithm for the numerical solution of this problem is proposed and justified under the assumption that the operator coefficient A is strongly positive and certain existence and uniqueness conditions are satisfied. The algorithm is based on the representations of operator functions via the Dunford–Cauchy integral along a hyperbola covering the spectrum of A and the quadrature formula containing a small number of resolvents. The efficiency of the proposed algorithm is illustrated by several examples.