New galerkin operational matrices for solving lane-Emden type equations



Document title: New galerkin operational matrices for solving lane-Emden type equations
Journal: Revista mexicana de astronomía y astrofísica
Database: PERIÓDICA
System number: 000432935
ISSN: 0185-1101
Authors: 1
2
3
4
Institutions: 1University of Jeddah, Faculty of Science, Jeddah. Arabia Saudita
2Cairo University, Faculty of Science, Giza. Egipto
3National Research Institute of Astronomy and Geophysics, Department of Astronomy, El Cairo. Egipto
4Fayoum University, Faculty of Science, Fayoum. Egipto
Year:
Season: Abr
Volumen: 52
Number: 1
Country: México
Language: Inglés
Document type: Artículo
Approach: Analítico, teórico
Spanish abstract Las ecuaciones tipo Lane-Emden se usan para modelar fenómenos en la física matemática y en la astrofísica, tales como explosiones térmicas. Presentamos matrices operacionales de Chebyshev-Galerkin de tercera y cuarta clase para la solución de este tipo de problemas. La idea principal se basa en la conversión, mediante métodos espectrales, de la ecuación lineal o no lineal de Lane-Emden en un sistema de ecuaciones lineales o no lineales de los coeficientes de expansión, el cual se resuelve eficientemente. La principal ventaja del algoritmo propuesto en el caso lineal es que los sistemas lineales resultantes están estructurados, lo cual facilita el cómputo. Como aplicación, consideramos un modelo politrópico con n = 3 para el Sol y mostramos que las soluciones que proponemos concuerdan con los resultados numéricos
English abstract Lane-Emden type equations model many phenomena in mathematical physics and astrophysics, such as thermal explosions. This paper is concerned with introducing third and fourth kind Chebyshev-Galerkin operational matrices in order to solve such problems. The principal idea behind the suggested algorithms is based on converting the linear or nonlinear Lane-Emden problem, through the application of suitable spectral methods, into a system of linear or nonlinear equations in the expansion coefficients, which can be efficiently solved. The main advantage of the proposed algorithm in the linear case is that the resulting linear systems are specially structured, and this of course reduces the computational effort required to solve such systems. As an application, we consider the solar model polytrope with n = 3 to show that the suggested solutions in this paper are in good agreement with the numerical results
Disciplines: Física y astronomía
Keyword: Astronomía,
Métodos analíticos,
Métodos numéricos,
Estrellas
Keyword: Astronomy,
Analytical methods,
Numerical methods,
Stars
Full text: Texto completo (Ver HTML) Texto completo (Ver PDF)