Jump to content

Дробные операторы Катугамполы

В математике представляют дробные операторы Катугамполы собой интегральные операторы , которые обобщают дробные операторы Римана–Лиувилля и Адамара в уникальную форму. [1] [2] [3] [4] обобщает Дробный интеграл Катугамполы как дробный интеграл Римана – Лиувилля, так и дробный интеграл Адамара в единую форму. Он также тесно связан с дробным интегралом Эрдели – Кобера. [5] [6] [7] [8] оператор, обобщающий дробный интеграл Римана–Лиувилля. Дробная производная Катугампола [2] [3] [4] был определен с использованием дробного интеграла Катугамполы [3] и, как и любой другой дробный дифференциальный оператор , он также расширяет возможности получения степеней действительного числа или степени комплексного числа интегрального и дифференциального операторов .

Определения

[ редактировать ]

Эти операторы были определены в следующем расширенном пространстве Лебега.

Позволять — пространство этих измеримых по Лебегу функций на для чего , где норма определяется выражением [1] для и для дела

Эквивалентный дробный интеграл

[ редактировать ]

Он определяется через следующие интегралы [1] [2] [9] [10] [11]

( 1 )

 для и Этот интеграл называется левосторонним дробным интегралом. Аналогично, правосторонний дробный интеграл определяется формулой: 

( 2 )

 для и .

Это дробные обобщения -сложите левый и правый интегралы вида

и

для

соответственно. Несмотря на то, что рассматриваемые интегральные операторы очень похожи на знаменитый оператор Эрдейи–Кобера , получить дробные интегралы Адамара как прямое следствие операторов Эрдейи–Кобера невозможно. Также существует соответствующая дробная производная, которая обобщает Римана–Лиувилля и дробные производные Адамара . Как и в случае с дробными интегралами, это не относится к оператору Эрдейи–Кобера.

Дробная производная Катугампола

[ редактировать ]

Как и в случае других дробных производных, он определяется через дробный интеграл Катугамполы. [3] [9] [10] [11]

Позволять и Обобщенные дробные производные, соответствующие обобщенным дробным интегралам ( 1 ) и ( 2 ), определяются соответственно для , к

Полупроизводная функции для дробной производной Катугамполы.
Полупроизводная функции для дробной производной Катугамполы для и .

и

соответственно, если интегралы существуют.

Эти операторы обобщают дробные производные Римана–Лиувилля и Адамара в единую форму, а дробная производная Эрдели–Кобера является обобщением дробной производной Римана–Лиувилля. [3] Когда, Дробные производные называются типа Вейля производными .

Дробная производная Капуто – Катугамполы

[ редактировать ]

Существует модификация производного Катугамполы типа Капуто, которая теперь известна как дробная производная Капуто-Катугамполы. [12] [13] Позволять и . Дробная производная CK порядка функции относительно параметра может быть выражено как

Оно удовлетворяет следующему результату. Предположим, что , то производная CK имеет следующий эквивалентный вид [ нужна ссылка ]

Дробная производная Хильфера – Катугампола

[ редактировать ]

Еще одним недавним обобщением является дробная производная Хильфера-Катугамполы . [14] [15] Пусть закажет и введите . Дробная производная (левосторонняя/правосторонняя),относительно , с , определяется

где , для функций в котором выражение в правой части существует, где - обобщенный дробный интеграл приведено в ( 1 ).

Средняя трансформация

[ редактировать ]

Как и в случае с преобразованиями Лапласа , преобразования Меллина будут использоваться специально при решении дифференциальных уравнений . Преобразования Меллина левосторонней и правосторонней версий интегральных операторов Катугамполы имеют вид [2] [4]

Позволять и Затем,

для , если существует для .

Неравенства типа Эрмита-Адамара

[ редактировать ]

Операторы Катугамполы удовлетворяют следующим неравенствам типа Эрмита-Адамара: [16]

Позволять и . Если является выпуклой функцией на , затем где .

Когда , в приведенном выше результате справедливо следующее неравенство типа Адамара: [16]

Следствие

[ редактировать ]

Позволять . Если является выпуклой функцией на , затем где и — левые и правые дробные интегралы Адамара .

Недавнее развитие

[ редактировать ]

Эти операторы упоминались в следующих работах:

  1. Дробное исчисление. Введение для физиков , Ричард Херрманн [17]
  2. Дробное исчисление вариаций в терминах обобщенного дробного интеграла с приложениями к физике , Татьяна Одзевичевич, Агнешка Б. Малиновска и Дельфим Ф.М. Торрес, Аннотация и прикладной анализ, том 2012 (2012), номер статьи 871912, 24 страницы [18]
  3. Введение в дробное вариационное исчисление , Агнешка Б. Малиновска и Дельфим Ф.М. Торрес, Imperial College Press, 2015 г.
  4. Расширенные методы дробного вариационного исчисления , Малиновская, Агнешка Б., Одзевич, Татьяна, Торрес, Delfim FM, Springer, 2015
  5. Формулы разложения в терминах производных целого порядка для дробного интеграла и производной Адамара , Шакур Пус, Рикардо Алмейда и Дельфим Ф.М. Торрес, Численный функциональный анализ и оптимизация, том 33, выпуск 3, 2012, стр. 301–319. [19]
  1. ^ Jump up to: а б с Катугампола, Удита Н. (2011). «Новый подход к обобщенному дробному интегралу». Прикладная математика и вычислительная техника . 218 (3): 860–865. arXiv : 1010.0742 . дои : 10.1016/j.amc.2011.03.062 . S2CID   27479409 .
  2. ^ Jump up to: а б с д Катугампола, Удита Н. (2011). Об обобщенных дробных интегралах и производных , к.т.н. Диссертация, Университет Южного Иллинойса, Карбондейл, август 2011 г.
  3. ^ Jump up to: а б с д и Катугампола, Удита Н. (2014), « Новый подход к обобщенным дробным производным » (PDF) , Bull. Математика. Анальный. Приложение. , 6 (4): 1–15, МР   3298307
  4. ^ Jump up to: а б с Катугампола, Удита Н. (2015). «Преобразования Меллина обобщенных дробных интегралов и производных». Прикладная математика и вычислительная техника . 257 : 566–580. arXiv : 1112.6031 . дои : 10.1016/j.amc.2014.12.067 . S2CID   28000114 .
  5. ^ Эрдели, Артур (1950–51). «О некоторых функциональных преобразованиях». Отчеты математического семинара Туринского университета и политехнического института . 10 : 217–234. МР   0047818 .
  6. ^ Кобер, Герман (1940). «О дробных интегралах и производных». Ежеквартальный журнал математики (Оксфордская серия) . 11 (1): 193–211. Бибкод : 1940QJMat..11..193K . дои : 10.1093/qmath/os-11.1.193 .
  7. ^ Дробные интегралы и производные: теория и приложения , Самко, С.; Килбас, А.А.; и Маричев О. Твердый переплет: 1006 страниц. Издатель: Тейлор и Фрэнсис Букс. ISBN   2-88124-864-0
  8. ^ Теория и приложения дробных дифференциальных уравнений , Килбас, А.А.; Шривастава, HM; и Трухильо, Дж. Дж. Амстердам, Нидерланды, Elsevier, февраль 2006 г. ISBN   0-444-51832-0
  9. ^ Jump up to: а б Тайпраюн, Чаттай; Нтуяс, Сотирис К; Тарибун, Джессада (2015). «О нелокальных условиях дробного интеграла Катугамполы для дробного уравнения Ланжевена» . Достижения в разностных уравнениях . 2015 . дои : 10.1186/s13662-015-0712-3 .
  10. ^ Jump up to: а б Алмейда, Р.; Бастос, Н. (2016). «Аппроксимационная формула для интеграла Катугамполы» (PDF) . Дж. Математика. Анал . 7 (1): 23–30. arXiv : 1512.03791 . Бибкод : 2015arXiv151203791A . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 2 января 2016 г.
  11. ^ Jump up to: а б Катугампола, Удита. «Сайт Google» . Проверено 11 ноября 2017 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  12. ^ Алмейда, Рикардо (2017). «Вариационные задачи с дробной производной типа Капуто». Журнал теории оптимизации и приложений . 174 (1): 276–294. arXiv : 1601.07376 . дои : 10.1007/s10957-016-0883-4 . S2CID   6350899 .
  13. ^ Цзэн, Шэн-Да; Баляну, Дмитрий; Бай, Юнру; Ву, Гочэн (2017). «Дробные дифференциальные уравнения типа Капуто – Катугамполы и численные решения». Прикладная математика и вычислительная техника . 315 : 549–554. дои : 10.1016/j.amc.2017.07.003 .
  14. ^ Оливейра, Д.С.; Капелас де Оливейра, Э. (2017). «Дробная производная Хильфера-Катугампола». arXiv : 1705.07733 [ math.CA ].
  15. ^ Бхайрат, Сандип П.; Даигуде, Д.Б. (2017). «Существование и устойчивость дробных дифференциальных уравнений, включающих обобщенную производную Катугамполы». arXiv : 1709.08838 [ math.CA ].
  16. ^ Jump up to: а б М. Джлели; Д. О'Риган; Б. Самет (2016). «О неравенствах типа Эрмита-Адамара с помощью обобщенных дробных интегралов» (PDF) . Турецкий математический журнал . 40 : 1221–1230. дои : 10.3906/mat-1507-79 .
  17. ^ Дробное исчисление. Введение для физиков , Ричард Херрманн. Твердый переплет. Издательство: World Scientific, Сингапур; (февраль 2011 г.) ISBN   978-981-4340-24-3
  18. ^ Одзевич, Татьяна; Малиновская, Агнешка Б.; Торрес, Дельфим FM (2012). «Дробное вариационное исчисление в терминах обобщенного дробного интеграла с приложениями к физике» . Аннотация и прикладной анализ . 2012 : 1–24. arXiv : 1203.1961 . дои : 10.1155/2012/871912 . S2CID   8270676 .
  19. ^ Пусех, Шакур; Алмейда, Рикардо; Торрес, Дельфим FM (2012). «Формулы разложения через производные целого порядка для дробного интеграла и производной Адамара». Численный функциональный анализ и оптимизация . 33 (3): 301. arXiv : 1112.0693 . дои : 10.1080/01630563.2011.647197 . S2CID   119144021 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Миллер, Кеннет С. (1993). Росс, Бертрам (ред.). Введение в дробное исчисление и дробные дифференциальные уравнения . Уайли. ISBN  0-471-58884-9 .
  • Олдхэм, Кейт Б.; Спаниер, Джером (1974). Дробное исчисление; Теория и приложения дифференциации и интеграции в произвольном порядке . Математика в науке и технике. Том. В. Академическая пресса. ISBN  0-12-525550-0 .
  • Подлубный, Игорь (1998). Дробные дифференциальные уравнения. Введение в дробные производные, дробно-дифференциальные уравнения, некоторые методы их решения и некоторые их приложения . Математика в науке и технике. Том. 198. Академическая пресса. ISBN  0-12-558840-2 .
  • Херрманн, Ричард (2011). Дробное исчисление. Введение для физиков . Всемирная научная. ISBN  978-981-4340-24-3 .
  • Мачадо, Джей Ти; Кирьякова В.; Майнарди, Ф. (2011). «Новейшая история дробного исчисления» (PDF) . Коммуникации в нелинейной науке и численном моделировании . 16 (3): 1140. Бибкод : 2011CNSNS..16.1140M . дои : 10.1016/j.cnsns.2010.05.027 . hdl : 10400.22/4149 . Архивировано из оригинала (PDF) 20 октября 2013 г. Проверено 2 января 2016 г.

Примечания

[ редактировать ]

CRONE (R) Toolbox, набор инструментов Matlab и Simulink, предназначенный для дробного исчисления, можно загрузить по адресу http://cronetoolbox.ims-bordeaux.fr.

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7f6c39ac22d416f59d80c3b7a8fecd70__1709653080
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7f/70/7f6c39ac22d416f59d80c3b7a8fecd70.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Katugampola fractional operators - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)