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hal-00649170, version 2

Simulating diffusion processes in discontinuous media: a numerical scheme with constant time steps

Antoine Lejay (, http://www.iecn.u-nancy.fr/~lejay) 12, Géraldine Pichot (http://www.irisa.fr/sage/geraldine/Page_Perso_11/index.html) a3

(02/12/2011)

Résumé : In this article, we propose new Monte Carlo techniques for moving a diffusive particle in a discontinuous media. In this framework, we characterize the stochastic process that governs the positions of the particle. The key tool is the reduction of the process to a Skew Brownian Motion (SBM). In a zone where the coefficients are locally constant on each side of the discontinuity, the new position of the particle after a constant time step is sampled from the exact distribution of the SBM process at the considered time. To do so, we propose two different but equivalent algorithms: a two-steps simulation with a stop at the discontinuity and a one-step direct simulation of the SBM dynamic. Some benchmark tests illustrate their effectiveness.

  • a –  INRIA
  • 1 :  Institut Elie Cartan Nancy (IECN)
  • CNRS : UMR7502 – INRIA – Université Henri Poincaré - Nancy I – Université Nancy II – Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL)
  • 2 :  TOSCA (INRIA Sophia Antipolis / INRIA Lorraine / IECN)
  • INRIA – CNRS : UMR7502 – Université Henri Poincaré - Nancy I – Université Nancy II – Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL)
  • 3 :  SAGE (INRIA - IRISA)
  • CNRS : UMR6074 – INRIA – Université de Rennes 1
  • Collaboration : TOSCA ; SAGE
  • Domaine : Mathématiques/Probabilités
    Physique/Physique/Géophysique
    Planète et Univers/Sciences de la Terre/Géophysique
    Sciences de l'environnement/Milieux et Changements globaux
  • Mots-clés : divergence form operators – stochastic differential equation – skew Brownian motion – Monte Carlo simulation – Euler scheme – geophysics – diffusive media with interfaces
  • Versions disponibles :  v1 (07-12-2011) v2 (21-05-2012) v3 (20-08-2012)
 
  • hal-00649170, version 2
  • oai:hal.inria.fr:hal-00649170
  • Contributeur : 
  • Soumis le : Lundi 21 Mai 2012, 14:55:12
  • Dernière modification le : Jeudi 31 Mai 2012, 14:55:33