Arbitrary High-Order Unconditionally Stable Methods for Reaction-Diffusion Equations with inhomogeneous Boundary Condition via Deferred Correction
Notice bibliographique
Résumé
Abstract In this paper, we analyse full discretizations of an initial boundary value problem (IBVP) related to reaction-diffusion equations. To avoid possible order reduction, the IBVP is first transformed into an IBVP with homogeneous boundary conditions (IBVPHBC) via a lifting of inhomogeneous Dirichlet, Neumann or mixed Dirichlet–Neumann boundary conditions. The IBVPHBC is discretized in time via the deferred correction method for the implicit midpoint rule and leads to a time-stepping scheme of order 2 p + 2 2p+2 of accuracy at the stage p = 0 , 1 , 2 , … p=0,1,2,\ldots of the correction. Each semi-discretized scheme results in a nonlinear elliptic equation for which the existence of a solution is proven using the Schaefer fixed point theorem. The elliptic equation corresponding to the stage 𝑝 of the correction is discretized by the Galerkin finite element method and gives a full discretization of the IBVPHBC. This fully discretized scheme is unconditionally stable with order 2 p + 2 2p+2 of accuracy in time. The order of accuracy in space is equal to the degree of the finite element used when the family of meshes considered is shape-regular, while an increment of one order is proven for a quasi-uniform family of meshes. Numerical tests with a bistable reaction-diffusion equation having a strong stiffness ratio, a Fisher equation, a linear reaction-diffusion equation addressing order reduction and two linear IBVPs in two dimensions are performed and demonstrate the unconditional convergence of the method. The orders 2, 4, 6, 8 and 10 of accuracy in time are achieved. Except for some linear problems, the accuracy of DC methods is better than that of BDF methods of same order.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».