Numerical Analysis of the Chebyshev Collocation Method for Functional Volterra Integral Equations

Abstract

The collocation method based on Chebyshev basis functions, coupled Picard iterative process, is proposed to solve a functional Volterra integral equation of the second kind. Using the Banach Fixed Point Theorem, we prove theorems on the existence and uniqueness solutions in the L 2-norm. We also provide the convergence and stability analysis of the proposed method, which indicates that the numerical errors in the L 2-norm decay exponentially, provided that the kernel function is sufficiently smooth. Numerical results are presented and they confirm the theoretical prediction of the exponential rate of convergence.

O método de colocação baseado em funções de base de Chebyshev, acoplado com processo iterativo de Picard, é proposto para resolver uma equação integral funcional de Volterra do segundo tipo. Usando o Teorema do Ponto Fixo de Banach, provamos teoremas sobre a solução de existência e unicidade na norma L 2. Também fornecemos a análise de convergência e estabilidade do método proposto, o qual indica que os erros numéricos na norma L 2 decaem exponencialmente, desde que o kernel seja suficientemente suave. Resultados numéricos são apresentados e confirmam a previsão teórica da taxa exponencial de convergência.