A Space-Time Spectral Method for the Time Fractional Diffusion Equation

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作者
Xianjuan Li,Chuanju Xu
出处
期刊:SIAM Journal on Numerical Analysis [Society for Industrial and Applied Mathematics]
卷期号:47 (3): 2108-2131 被引量:614
标识
DOI:10.1137/080718942
摘要

In this paper, we consider the numerical solution of the time fractional diffusion equation. Essentially, the time fractional diffusion equation differs from the standard diffusion equation in the time derivative term. In the former case, the first-order time derivative is replaced by a fractional derivative, making the problem global in time. We propose a spectral method in both temporal and spatial discretizations for this equation. The convergence of the method is proven by providing a priori error estimate. Numerical tests are carried out to confirm the theoretical results. Thanks to the spectral accuracy in both space and time of the proposed method, the storage requirement due to the “global time dependence” can be considerably relaxed, and therefore calculation of the long-time solution becomes possible.

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