Numerical Treatment of Delay-Differential Equations by Using Spline Hermite Approximations

نقدم في هذا العمل تقنية شرائحية بخمسة وسطاء تجميع لإيجاد الحل العددي للمعادلات التفاضلية المتأخرة الخطية و غير الخطية. تعتمد الطريقة على إنشاء تقريبات هرميت الشرائحية في الفضاء C4 و استخدام خمس نقاط تجميع في كل مجال جزئي من حل المسألة. تم إثبات وجود و وحدانية الحل الشرائحي للتقنية المطبقة لهذه المعادلات، كما تمت دراسة الاستقرار لهذه الطريقة، و تحديد وسطاء التجميع التي تحقق الاستقرار القوي للطريقة الشرائحية. تبين الدراسة التحليلية للتقارب أن الطريقة عندما تم تطبيقها لمسألة اختبار من هذه المعادلات كانت مستقرة من النوع-p و شغلت منطقة الاستقرار مساحات لانهائية في المستوي، علاوة على ذلك كانت الطريقة متناسقة و متقاربة من الرتبة التاسعة. كما تم إثبات فعالية الطريقة الشرائحية المقترحة بحل أربع مسائل اختبار في المعادلات التفاضلية المتأخرة في الحالتين الخطية و غير الخطية، حيث تشير النَتائِج العددية إلى فعالية و كفاءة طريقتنا مقارنة مع بعض الطرائقِ الأخرى.

In this paper, spline technique with five collocation parameters for finding the numerical solutions of delay differential equations (DDEs) is introduced. The presented method is based on the approximating the exact solution by C4-Hermite spline interpolation and as well as five collocation points at every subinterval of DDE.The study shows that the spline solution of purposed technique is existent and unique and has strongly stable for some collocation parameters. Moreover, this method if applied to test problem will be consistent, p-stable and convergent from order nine .In addition ,it possesses unbounded region of p-stability. Numerical experiments for four examples are given to verify the reliability and efficiency of the purposed technique. Comparisons show that numerical results of our method are more accurate than other methods.