A probabilistic algorithm approximating solutions of a singular PDE of porous media type
october, 2011
Publication type:
Paper in peer-reviewed journals
Journal:
Monte Carlo Methods and Applications, vol. 17, pp. 317-369
HAL:
arXiv:
Keywords :
Stochastic particle algorithm, porous media equation;
monotonicity; stochastic differential equations; non-parametric
density estimation; kernel estimator
Abstract:
The object of this paper is a one-dimensional generalized porous media
equation (PDE) with possibly discontinuous coefficient $\beta$,
which is well-posed as an evolution problem in $L^1(\mathbb{R})$. In
some recent papers of Blanchard et alia and Barbu et alia, the
solution was represented by the solution of a non-linear stochastic
differential equation in law if the initial condition is a bounded
integrable function. We first extend this result, at least when
$\beta$ is continuous and the initial condition is only integrable
with some supplementary technical assumption. The main purpose of
the article consists in introducing and implementing a stochastic
particle algorithm to approach the solution to (PDE) which also fits
in the case when $\beta$ is possibly irregular, to predict some
long-time behavior of the solution and in comparing with some recent
numerical deterministic techniques.
Abstract (translation) :
L'object de ce papier est une équation de type milieux poreux
généralisée (EDP) de dimension 1 avec un coefficient $\beta$
éventuellement discontinu, qui est bien posée en tant que problème
d'évolution dans $L^1(\mathbb{R})$. Dans des travaux récents de
Blanchard et alia ainsi que Barbu et alia, la solution a été représentée
par la solution en loi d'une équation différentielle stochastique
non-linéaire si la la condition initiale est une fonction bornée
intégrable. Nous avons tout d'abord étendu ce résultat, au moins
lorsque $\beta$ est continu et que la condition initiale est
seulement intégrable avec quelques hypothèses techniques
supplémentaires. Le but principal de cet article consiste à
introduire et implémenter un algorithme particulaire stochastique
afin d'approcher la solution de (EDP) dans le cas où $\beta$ peut être
irrégulier. Des comparaisons avec une technique numérique déterministe
récente sont effectuées. L'algorithme nous permet
de prédire le comportement de la solution en temps long.
BibTeX:
@article{Bel-Cuv-Rus-2011, author={Nadia Belaribi and François Cuvelier and Francesco Russo }, title={A probabilistic algorithm approximating solutions of a singular PDE of porous media type }, doi={10.1515/MCMA.2011.014 }, journal={Monte Carlo Methods and Applications }, year={2011 }, month={10}, volume={17 }, pages={317--369}, }