The asymptotic solution of a singularly perturbed Cauchy problem for Fokker-Planck equation

The asymptotic method is a very attractive area of applied mathematics. There are many modern research directions which use a small parameter such as statistical mechanics, chemical reaction theory and so on. The application of the Fokker-Planck equation (FPE) with a small parameter is the most popular because this equation is the parabolic partial differential equations and the solutions of FPE give the probability density function. In this paper we investigate the singularly perturbed Cauchy problem for symmetric linear system of parabolic partial differential equations with a small parameter. We assume that this system is the Tikhonov non-homogeneous system with constant coefficients. The paper aims to consider this Cauchy problem, apply the asymptotic method and construct expansions of the solutions in the form of two-type decomposition. This decomposition has regular and border-layer parts. The main result of this paper is a justification of an asymptotic expansion for the solutions of this Cauchy problem. Our method can be applied in a wide variety of cases for singularly perturbed Cauchy problems of Fokker-Planck equations.

Асимптотические методы - очень важная область прикладной математики. Существует множество современных направлений исследований, в которых используется малый параметр, например статистическая механика, теория химических реакций и др. Использование уравнения Фоккера-Планка с малым параметром очень востребовано, поскольку это уравнение является параболическим дифференциальным уравнением в частных производных, а решения этого уравнения дают функцию плотности вероятности. В работе исследуется сингулярно возмущённая задача Коши для симметричной линейной системы параболических дифференциальных уравнений в частных производных с малым параметром. Мы предполагаем, что эта система является неоднородной системой тихоновского типа с постоянными коэффициентами. Цель исследования - рассмотреть эту задачу Коши, применить асимптотический метод и построить асимптотические разложения решений в виде двухкомпонентного ряда. Таким образом, это разложение имеет регулярную и погранслойную части. Основным результатом данной работы является обоснование асимптотического разложения для решений этой задачи Коши. Наш метод может быть применён для широкого круга сингулярно возмущённых задач Коши для уравнений Фоккера-Планка.

Авторы
Издательство
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Российский университет дружбы народов (РУДН)
Номер выпуска
2
Язык
Английский
Страницы
126-145
Статус
Опубликовано
Том
29
Год
2021
Организации
  • 1 Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)
Ключевые слова
asymptotic analysis; Singularly perturbed differential equation; cauchy problem; Fokker-Planck equation; асимптотический анализ; сингулярно возмущённое дифференциальное уравнение; задача Коши; уравнение Фоккера-Планка
Дата создания
16.12.2021
Дата изменения
16.12.2021
Постоянная ссылка
https://repository.rudn.ru/ru/records/article/record/82370/
Поделиться

Другие записи

Kochetkova I.A., Vlaskina A.S., Efrosinin D.V., Khakimov A.A., Burtseva S.A.
Discrete and Continuous Models and Applied Computational Science. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Российский университет дружбы народов (РУДН). Том 29. 2021. С. 158-172