Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ước Lượng Sai Số Cho Kiểm Soát Tối Ưu Semilinear Phân Số Trên Các Đa Tọa Độ Lipschitz
Tóm tắt
Chúng tôi áp dụng định nghĩa tích phân của toán tử Laplace phân số và phân tích các kỹ thuật giải cho các vấn đề kiểm soát tối ưu phân số, bán tuyến tính, và elliptic được đặt trên các đa giác Lipschitz. Chúng tôi xem xét hai chiến lược rời rạc: một sơ đồ bán rời rạc nơi tập hợp điều khiển hợp lệ không được rời rạc hóa và một sơ đồ hoàn toàn rời rạc nơi tập hợp đó được rời rạc hóa bằng các hàm hằng từng đoạn. Như một bước quan trọng, chúng tôi suy diễn các ước lượng sai số cho các phân rã phần tử hữu hạn của các phương trình vi phân riêng phần (PDEs) bán tuyến tính elliptic phân số trên các lưới gần đồng nhất và ước lượng. Với các ước lượng này trong tay, chúng tôi suy diễn các giới hạn sai số cho sơ đồ bán rời rạc và cải thiện các giới hạn có sẵn trong tài liệu cho sơ đồ hoàn toàn rời rạc.
Từ khóa
#Laplace phân số #kiểm soát tối ưu #phương trình vi phân riêng phần #phân rã phần tử hữu hạn #lưới gần đồng nhất #đa tọa độ Lipschitz.Tài liệu tham khảo
Adams, R.A., Fournier, J.F.: Sobolev Spaces, second ed., vol. 140 of Pure and Applied Mathematics (Amsterdam). Elsevier/Academic Press, Amsterdam (2003)
Antil, H., Otárola, E.: A FEM for an optimal control problem of fractional powers of elliptic operators. SIAM J. Control. Optim. 53(6), 3432–3456 (2015)
Antil, H., Warma, M.: Optimal control of fractional semilinear PDEs. ESAIM Control Optim. Calc. Var. 26, 30 (2020)
Antil, H., Khatri, R., Warma, M.: External optimal control of nonlocal PDEs. Inverse Probl. 8, 084003 (2019)
Antil, H., Verma, D., Warma, M.: Optimal control of fractional elliptic PDEs with state constraints and characterization of the dual of fractional-order Sobolev spaces. J. Optim. Theory Appl. 186(1), 1–23 (2020)
Bersetche, F., Fuica, F., Otárola, E., Quero, D.: Bilinear optimal control for the fractional laplacian: error estimates on lipschitz domains. arXiv:1605.03927
Bonito, A., Borthagaray, J.P., Nochetto, R.H., Otárola, E., Salgado, A.J.: Numerical methods for fractional diffusion. Comput. Vis. Sci. 19(5–6), 19–46 (2018)
Borthagaray, J.P., Nochetto, R.H.: Besov regularity for the Dirichlet integral fractional Laplacian in Lipschitz domains. J. Funct. Anal. 284(6), 33 (2023)
Borthagaray, J.P., Leykekhman, D., Nochetto, R.H.: Local energy estimates for the fractional Laplacian. SIAM J. Numer. Anal. 59(4), 1918–1947 (2021)
Burkovska, O., Glusa, C., D’Elia, M.: An optimization-based approach to parameter learning for fractional type nonlocal models. Comput. Math. Appl. 116, 229–244 (2022)
Chiappinelli, R., Nugari, R.: The Nemitskiĭ operator in Hölder spaces: some necessary and sufficient conditions. J. Lond. Math. Soc. 251(2), 365–372 (1995)
D’Elia, M., Gunzburger, M.: Identification of the diffusion parameter in nonlocal steady diffusion problems. Appl. Math. Optim. 73(2), 227–249 (2016)
D’Elia, M., Glusa, C., Otárola, E.: A priori error estimates for the optimal control of the integral fractional Laplacian. SIAM J. Control. Optim. 57(4), 2775–2798 (2019)
D’Elia, M., Du, Q., Glusa, C., Gunzburger, M., Tian, X., Zhou, Z.: Numerical methods for nonlocal and fractional models. Acta Numer. 29, 1–124 (2020)
Dohr, S., Kahle, C., Rogovs, S., Swierczynski, P.: A FEM for an optimal control problem subject to the fractional Laplace equation. Calcolo 56(4), 21 (2019)
Faermann, B.: Localization of the Aronszajn–Slobodeckij norm and application to adaptive boundary element methods. I. The two-dimensional case. IMA J. Numer. Anal. 20(2), 203–234 (2000)
Faermann, B.: Localization of the Aronszajn–Slobodeckij norm and application to adaptive boundary element methods. II. The three-dimensional case. Numer. Math. 92(3), 467–499 (2002)
Getoor, R.K.: First passage times for symmetric stable processes in space. Trans. Am. Math. Soc. 101, 75–90 (1961)
Gimperlein, H., Stephan, E., Stocek, J.: Corner singularities for the fractional Laplacian and finite element approximation. (2019)
Glusa, C., Otárola, E.: Error estimates for the optimal control of a parabolic fractional PDE. SIAM J. Numer. Anal. 59(2), 1140–1165 (2021)
Grubb, G.: Regularity of spectral fractional Dirichlet and Neumann problems. Math. Nachr. 289(7), 831–844 (2016)
Hinze, M.: A variational discretization concept in control constrained optimization: the linear-quadratic case. Comput. Optim. Appl. 30(1), 45–61 (2005)
Holler, G., Kunisch, K.: Learning nonlocal regularization operators. Math. Control Relat. Fields 12(1), 81–114 (2022)
Kinderlehrer, D., Stampacchia, G.: An Introduction to Variational Inequalities and Their Applications, vol. 31 of Classics in Applied Mathematics. Society for Industrial and Applied Mathematics (SIAM), Philadelphia (2000)
Kwaśnicki, M.: Ten equivalent definitions of the fractional Laplace operator. Fract. Calc. Appl. Anal. 20(1), 7–51 (2017)
Landkof, N.S.: Foundations of Modern Potential Theory. Springer, New York (1972)
McLean, W.: Strongly Elliptic Systems and Boundary Integral Equations. Cambridge University Press, Cambridge (2000)
Oswald, P.: On the boundedness of the mapping \(f\rightarrow |f|\) in Besov spaces. Comment. Math. Univ. Carolin. 33(1), 57–66 (1992)
Otárola, E.: A piecewise linear FEM for an optimal control problem of fractional operators: error analysis on curved domains. ESAIM Math. Model. Numer. Anal. 51(4), 1473–1500 (2017)
Otárola, E.: An adaptive finite element method for the sparse optimal control of fractional diffusion. Numer. Methods Partial Differ. Equ. 36(2), 302–328 (2020)
Otárola, E.: Fractional semilinear optimal control: optimality conditions, convergence, and error analysis. SIAM J. Numer. Anal. 60(1), 1–27 (2022)
Otárola, E., Quyen, T.N.T.: A reaction coefficient identification problem for fractional diffusion. Inverse Probl. 35(4), 045010 (2019)
Otárola, E., Salgado, A.J.: Sparse optimal control for fractional diffusion. Comput. Methods Appl. Math. 18(1), 95–110 (2018)
Ros-Oton, X., Serra, J.: The Dirichlet problem for the fractional Laplacian: regularity up to the boundary. J. Math. Pures Appl. (9) 101(3), 275–302 (2014)
Tartar, L.: An Introduction to Sobolev Spaces and Interpolation Spaces, vol. 3 of Lecture Notes of the Unione Matematica Italiana. Springer, Berlin (2007)
Tröltzsch, F.: Optimal Control of Partial Differential Equations. Graduate Studies in Mathematics, vol. 112. American Mathematical Society, Providence, RI (2010)
