Fuzzy integral equations of the second kind

Abstract

Käesolevas doktoritöös on uuritud hägusaid teist liiki integraalvõrrandeid. Need võrrandid sisaldavad hägusaid funktsioone, s.t. funktsioone, mille väärtused on hägusad arvud. Me tõestasime tulemuse sileda tuumaga hägusate Volterra integraalvõrrandite lahendite sileduse kohta. Kui integraalvõrrandi tuum muudab märki, siis integraalvõrrandi lahend pole üldiselt sile. Nende võrrandite lahendamiseks me vaatlesime kollokatsioonimeetodit tükiti lineaarsete ja tükiti konstantsete funktsioonide ruumis. Kasutades lahendi sileduse tulemusi tõestasime meetodite koonduvuskiiruse. Me vaatlesime ka nõrgalt singulaarse tuumaga hägusaid Volterra integraalvõrrandeid. Uurisime lahendi olemasolu, ühesust, siledust ja hägusust. Ülesande ligikaudseks lahendamiseks kasutasime kollokatsioonimeetodit tükiti polünoomide ruumis. Tõestasime meetodite koonduvuskiiruse ning uurisime lähislahendi hägusust. Nii analüüs kui ka numbrilised eksperimendid näitavad, et gradueeritud võrke kasutades saame parema koonduvuskiiruse kui ühtlase võrgu korral. Teist liiki hägusate Fredholmi integraalvõrrandite lahendamiseks pakkusime uue lahendusmeetodi, mis põhineb kõigi võrrandis esinevate funktsioonide lähendamisel Tšebõšovi polünoomidega. Uurisime nii täpse kui ka ligikaudse lahendi olemasolu ja ühesust. Tõestasime meetodi koonduvuse ja lähislahendi hägususe.

In this thesis we investigated fuzzy integral equations of the second kind. These equations contain fuzzy functions, i.e. functions whose values are fuzzy numbers. We proved a regularity result for solution of fuzzy Volterra integral equations with smooth kernels. If the kernel changes sign, then the solution is not smooth in general. We proposed collocation method with triangular and rectangular basis functions for solving these equations. Using the regularity result we estimated the order of convergence of these methods. We also investigated fuzzy Volterra integral equations with weakly singular kernels. The existence, regularity and the fuzziness of the exact solution is studied. Collocation methods on discontinuous piecewise polynomial spaces are proposed. A convergence analysis is given. The fuzziness of the approximate solution is investigated. Both the analysis and numerical methods show that graded mesh is better than uniform mesh for these problems. We proposed a new numerical method for solving fuzzy Fredholm integral equations of the second kind. This method is based on approximation of all functions involved by Chebyshev polynomials. We analyzed the existence and uniqueness of both exact and approximate fuzzy solutions. We proved the convergence and fuzziness of the approximate solution.