با به کار بردن دو تبدیل معکوس پذیر به حل عددی یک مساله ی هدایت گرمایی معکوس می پردازیم. در این روش ابتدا مساله ی مورد نظر را استاندارد نموده و با استفاده از چند طرح تفاضلات متناهی به حل عددی مساله ی استاندارد شده می پردازیم.در نهایت با استفاده از چند مثال این روش ها را با هم مقایسه می کنیم.

در این رساله جواب یک معادله انتگرال – دیفرانسیل سهموی، با یک شرط انتگرال گیری کرانه ای را مورد بررسی قرار می دهیم. ابتدا فضای مورد نیاز ( ) برای بررسی جواب این گونه معادلات را بیان کرده در ادامه با استفاده از روش گسسته سازی مسأله را به مسائل ساده تر تبدیل می کنیم و از دنباله رت برای اثبات وجود و یکتایی جواب کمک می گیریم. کارایی روش را با مسأله های خطی و غیرخطی مورد توجه قرار می دهیم. همچنین در نقاط مختلف، تقریب حاصل از این روش را با جواب دقیق و روش لژاندر مقایسه می کنیم.

هدف اصلی در این رساله‎،‎ حل مسائل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی به دو روش تجزیه آدومیان و تبدیل مشتق است. روش تجزیه آدومیان، روشی کارا و قوی برای حل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی خطی و غیرخطی، بدون نیاز به هرگونه پارامتر است. در این روش جواب را به صورت یک سری همگرا تقریب می زنیم. خاصیت عملی روش تجزیه آدومیان، ارائه دادن جواب های واقعی و مناسب از دستگاه های مختلط غیرفیزیکی، بدون در نظر گرفتن شرایط اضافی و معمول در مسأله ی اولیه است. روش تبدیل مشتق، به عنوان روش دوم برای حل مسائل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی ارائه شده است. روش تبدیل مشتق، یک روش تکراری و متفاوت از سری تیلور برای به دست آوردن جواب به صورت چندجمله ای است. در این پایان نامه، علاوه بر معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی، معادلات دیفرانسیل کسری با مشتقات جزئی به روش تجزیه آدومیان بررسی می شود. با ارائه نتایج عددی، این دو روش مقایسه می شوند و نتایج عددی حاکی از دقت و سرعت محاسبات این دو روش در قیاس با سایر روش های عددی است. کلمات کلیدی: معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی، روش تجزیه آدومیان، روش تبدیل مشتق، چندجمله ای های آدومیان، معادلات دیفرانسیل کسری با مشتقات جزئی

بدین منظور نخست به گسسته سازی مساله به روش ضمنی کرانک-نیکلسون می پردازیم. سپس به روش جداسازی متغیرها جواب مساله را به صورت حاصلضربی از توابع مجزای معین با متغیرهای مجزا در نظر می گیریم. با جایگذاری جواب مفروض در طرح تفاضلی حاصل از گسسته سازی به یک مساله ی اشتورم-لیوویل گسسته دست می یابیم و سپس با استفاده از خواص مسائل اشتورم-لیوویل گسسته، جواب مساله را به صورت یک سری که جملات آن به صورت مضرب هایی از توابع ویژه مساله اشتورم-لیوویل گسسته به دست آمده می باشند، در نظر می گیریم و به محاسبه ی مضارب این سری می پردازیم.

روش جواب های بنیادی، الگوریتمی است که جواب تقریبی برای حل برخی مسائل بیضوی با مقادیر کرانه ای را فراهم می سازد. همچنین در این نوشتار به حل مسائل هارمونیک معکوس همگن و ناهمگن به روش جواب های بنیادی پرداخته شده است

این دو مطلوب ترین خصوصیات معادله ی پرونا-ملک را حفظ کرده و بهبود می بخشند و هم زمان معادلات خوش خیمی را در اختیار می گذارند که گسسته سازی طبیعی و پایداری را پذیرا هستند .اما برخلاف سایر الگوهای منظم شده توابع هموار قطعه ای توابعی با تعادل پایدار هستند و در نتیجه ی این امر رفتار دینامیکی انها و رفتاری که مربوط به پیاده سازی گسسته است کاملا قابل درک بوده و منجر به تناقض نمی شود .وجود این تعادل غیر بدیهی توضیح میدهد که چرا محو و مات شدگی تحت کنترل می ماند.هم چنین خوش خیم بودن ان دو نیز به اثبات می رسد.

در فصل اول این پایان نامه مروری بر مباحث معادلات با مشتقات جزیی و مفاهیم اساسی داشته ایم. مساله معکوس گرما را معرفی کرده و در فصل دوم برخی از کاربردهای این مساله را آورده ایم. در فصل سوم این مساله را به روش ضمنی محض از روش های مشتقات جزیی حل کرده ایمو در به نتایج بسیار دقیقی رسیده ایم. در طی این روش به دلیل معکوس بودن مساله مورد بحث از یک روش پیبشگو اصلاحگر برای محاسبه جواب استفاده کرده ای. برای این مساله به زبان متلب برنامه نوشته و نتایج عددی را در قالب نمودار و جداول عددی آورده ایم.

مسأله معکوس بازسازی سمت راست (rhs) یک معادله سهموی را با استفاده از یک حل خاص در نظر می گیریم. وابستگی مقدار سمت راست به زمان مجهول می باشد. چنین مسأله ای از نوع مسائل انتقال گرما و آب می باشد. رویکردهای گوناگونی برای حل چنین مسأله ای مورد بحث قرارگرفته است. برای حل این مسأله غیرکلاسیک، یک روش خاص شبیه به روش بردرینگ به کارگرفته شده است. چنین روش کلی توانسته است برای معادلات سهموی یک بعدی و یا چند بعدی در فضا استفاده شود

در این پایان نامه روش توابع هار گویا شده و روش هایبرید توابع هار گویا شده برای تقریب جواب های عددی سیستم های دینامیکی از مرتبه کسری به کار گرفته شده است. ویژگی های توابع هار گویا شده و هایبرید توابع هار گویا شده ارائه شده است و ماتریس عملیاتی انتگرال کسری به همراه ماتریس عملیاتی حاصلضرب, ماتریس عملیاتی دوگان و نقاط گره ای نیوتن-کاتس برای ساده کردن محاسبات سیستم های دینامیکی کسری به دستگاه معادلات جبری خطی یا غیر خطی استفاده شده است. با استفاده از این تکنیک ها برای حل سیستم های دینامیکی کسری حجم محاسبات و زمان انجام محاسبات کوتاه می باشد.

در این پایان نامه مساله منبع گرمایی معکوس را که منبع حرارتی وابسته به مکان یا زمان است در نظر می گیریم. یک طرح عددی بدون شبکه بندی برای حل مساله منبع گرمایی معکوس پیشنهاد می دهیم.در طی استفاده از جواب های بنیادی به عنوان تابع پایه ای روش منجر به طرح تقریبی در هر دو حالت زمانی و مکانی می شود. روش منظم سازی تیخانف به معیار متقابل تعمیم یافته برای حل سیستم بد وضع پارامترهای منظم را از معادله های جبر خطی اتخاذ می نماید.

تبدیل لاپلاس به افتخار پی.اس.لاپلاس ریاضیدان نامدار فرانسوی که در سال 1782 آن را مورد مطالعه قرار داد، نامگذاری شده است. تبدیلات فوریه عمدتانسبت به فضای متغیرهااستفاده می شود.هرچند، در شرایط خاص، به دلایل مصلحت یا ضرورت، مطلوب است زمان را به عنوان یک متغیر در مسئله حذف کنیم.این کار با استفاده از تبدیل لاپلاس ممکن شده است.با یک تعریف کلی تبدیل لاپلاس روی مقیاس زمانی دلخواه شروع می کنیم، مفاهیم ویژه تبدیل h-لاپلاس و تبدیل q-لاپلاس را مشخص می کنیم. تلفیق برای این تبدیلات در برخی جزئیات بررسی شده است.

در این پایان نامه، با مطرح کردن کاربردهای جالبی از این روش در ارتباط با مسائل غیرخطی، به معرفی کامل این روش می پردازیم. در ادامه، روش را بر پایه چندجمله ای های خی برای محاسبه معادله موج به کار می بریم. و این روش را برای محاسبه چندجمله ای های آدومیان به کار می گیریم و با هم مقایسه می کنیم. در پایان به حل معادلات انتشار غیرخطی با استفاده از روش اختلال هموتوپی اصلاح شده می پردازیم.