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Erschienen in: BIT Numerical Mathematics 2/2021

23.03.2021

Runge–Kutta Lawson schemes for stochastic differential equations

verfasst von: Kristian Debrabant, Anne Kværnø, Nicky Cordua Mattsson

Erschienen in: BIT Numerical Mathematics | Ausgabe 2/2021

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Abstract

In this paper, we present a framework to construct general stochastic Runge–Kutta Lawson schemes. We prove that the schemes inherit the consistency and convergence properties of the underlying Runge–Kutta scheme, and confirm this in some numerical experiments. We also investigate the stability properties of the methods and show for some examples, that the new schemes have improved stability properties compared to the underlying schemes.

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Fußnoten
1
The vectorization of a \(d\times d\) matrix \(A=\{a_{i,j}\}_{i,j=1}^d\) is the \(d^2\)-dimensional vector given by \(\text {vec}(A)=(a_{1,1},a_{2,1},\dots ,a_{d,d-1},a_{d,d})^\top \).
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Arara, A.A., Debrabant, K., Kværnø, A.: Stochastic B-series and order conditions for exponential integrators. In: Numerical Mathematics and Advanced Applications, Lecture Notes in Computational Science and Engineering, pp. 419–427. Springer (2019). https://doi.org/10.1007/978-3-319-96415-7_37 Arara, A.A., Debrabant, K., Kværnø, A.: Stochastic B-series and order conditions for exponential integrators. In: Numerical Mathematics and Advanced Applications, Lecture Notes in Computational Science and Engineering, pp. 419–427. Springer (2019). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-319-96415-7_​37
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Zurück zum Zitat Arnold, L.: Stochastic differential equations: theory and applications. Wiley-Interscience [John Wiley & Sons], New York-London-Sydney (1974). Translated from the German Arnold, L.: Stochastic differential equations: theory and applications. Wiley-Interscience [John Wiley & Sons], New York-London-Sydney (1974). Translated from the German
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Zurück zum Zitat Debrabant, K., Kværnø, A.: B-series analysis of stochastic Runge-Kutta methods that use an iterative scheme to compute their internal stage values. SIAM J. Numer. Anal. 47(1), 181–203 (2008/09). https://doi.org/10.1137/070704307 Debrabant, K., Kværnø, A.: B-series analysis of stochastic Runge-Kutta methods that use an iterative scheme to compute their internal stage values. SIAM J. Numer. Anal. 47(1), 181–203 (2008/09). https://​doi.​org/​10.​1137/​070704307
13.
Zurück zum Zitat Debrabant, K., Kværnø, A., Mattsson, N.C.: Lawson schemes for highly oscillatory stochastic differential equations and conservation of invariants. Preprint (2019). arXiv:1909.12287 Debrabant, K., Kværnø, A., Mattsson, N.C.: Lawson schemes for highly oscillatory stochastic differential equations and conservation of invariants. Preprint (2019). arXiv:​1909.​12287
23.
Metadaten
Titel
Runge–Kutta Lawson schemes for stochastic differential equations
verfasst von
Kristian Debrabant
Anne Kværnø
Nicky Cordua Mattsson
Publikationsdatum
23.03.2021
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
BIT Numerical Mathematics / Ausgabe 2/2021
Print ISSN: 0006-3835
Elektronische ISSN: 1572-9125
DOI
https://doi.org/10.1007/s10543-020-00839-8

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