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Error estimates of a regularized finite difference method for the logarithmic Schr\'odinger equation

Authors :
Rémi Carles
Chunmei Su
Weizhu Bao
Qinglin Tang
Department of Mathematics [Singapore]
National University of Singapore (NUS)
Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR)
AGROCAMPUS OUEST
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Department of Mathematics, University of Innsbruck
MOE2015-T2-2-146, Ministry of Education - Singapore
YJ201807, Fundamental Research Funds for the Central Universities
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Universität Innsbruck [Innsbruck]
Source :
SIAM Journal on Numerical Analysis, SIAM Journal on Numerical Analysis, Society for Industrial and Applied Mathematics, 2019, 57 (2), pp.657-680. ⟨10.1137/18M1177445⟩, SIAM Journal on Numerical Analysis, 2019, 57 (2), pp.657-680. ⟨10.1137/18M1177445⟩
Publication Year :
2018

Abstract

We present a regularized finite difference method for the logarithmic Schr\"odinger equation (LogSE) and establish its error bound. Due to the blow-up of the logarithmic nonlinearity, i.e. $\ln \rho\to -\infty$ when $\rho\rightarrow 0^+$ with $\rho=|u|^2$ being the density and $u$ being the complex-valued wave function or order parameter, there are significant difficulties in designing numerical methods and establishing their error bounds for the LogSE. In order to suppress the round-off error and to avoid blow-up, a regularized logarithmic Schr\"odinger equation (RLogSE) is proposed with a small regularization parameter $0<br />Comment: 23 pages, 4 figures

Details

Language :
English
ISSN :
00361429
Database :
OpenAIRE
Journal :
SIAM Journal on Numerical Analysis, SIAM Journal on Numerical Analysis, Society for Industrial and Applied Mathematics, 2019, 57 (2), pp.657-680. ⟨10.1137/18M1177445⟩, SIAM Journal on Numerical Analysis, 2019, 57 (2), pp.657-680. ⟨10.1137/18M1177445⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ccd379614844449fc8bc45c8afe5eb76
Full Text :
https://doi.org/10.1137/18M1177445⟩