现在,我们准备陈述并证明我们的主要成果。
引理2.1
假设
\(u,v在H^{1}(0,1)中)
存在一个实数
K(K)
这样的话
$$\bigl\vert u(t)-v(t)\bigr\vert\leq K$$
为所有人
\(在[0,1]\中).然后
\(|{}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)-{{}^}\mathrm{CF}{}D^{\ alpha}v(t)|\leq\frac{2-\alpha{(1-\alpha)^{2}}K\)
为所有人
\(在[0,1]\中).
证明
请注意
$$\开始{对齐}和{}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)\\&\quad=\frac{1}{1-\alpha}\int_{0}^{t}\exp\biggl(-\frac}\alpha{1\\alpha}(t-s)\biggr)u^{\prime}(s)\,ds\\&\quid=\frac{1}}{1-\ alpha}\exp\ biggl{1-\alpha}(t-s)\biggr)u(s)|{0}^{t}(t)-\压裂{1}{1-\alpha}\int_{0}^{t}\frac{\alpha{{1-\alpha}\exp\biggl u(0)-\frac{\alpha}{(1-\alpha)^{2}}\int_{0}^{t}\exp\biggl(-\frac{\alha}{1-\alfa}(t-s)\biggr)u(s)\,ds\end{aligned}$$
等等
$$\boot{aligned}{}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)-{}^{\mathrm{CF}D^{\alpha}v(t)\leq{}&\frac{1}{1-\alpha}\bigl\vert\bigl(u(t)-v(t)\bigr)\bigr\vert+\frac{1}{1-\alpha}\biggl\vert\bigl\vert u(0)-v(0)\bigr\vert\\&{}+\frac{\alpha}{(1-\alpha)^{2}}\int_{0}^{t}\exp\biggl(-\frac{\alpha}{1-\alpha}(t-s)\biggr)\bigl\vert\bigl(u(s)-v$$
为所有人\(在[0,1]\中)因此,\(\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)-{}^}\mathrm{CF}{D^{\ alpha}v(t)\vert\leq(\frac{2-\alpha{{(1-\alpha)^{2}})K\)为所有人\(在[0,1]\中). □
如果\(u\在H^{1}(0,1)中\)并且存在\(K\geq0\)这样的话\(|u(t)|\leq K\)为所有人\(在[0,1]\中),然后使用最后一个结果,我们得到\(|{}^{mathrm{CF}}D^{alpha}u(t)|\leq(\frac{2-\alpha}{(1-\alpha)^{2}})K\)为所有人\(在[0,1]\中)同样,通过检查上一个结果的证明,可以证明下一个引理。
引理2.2
假设
\(u,v在H^{1}(0,1)中)
具有
\(u(0)=v(0)\)
存在一个实数
K(K)
这样的话
\(|u(t)-v(t)|\leq K\)
为所有人
\(在[0,1]\中).然后
\(|{}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)-{{}^}
为所有人
\(在[0,1]\中).
引理2.3
假设
\(u,v\在C[0,1]\中)
而且有
\(K\geq0\)
这样的话
\(|u(t)-v(t)|\leq K\)
为所有人
\(在[0,1]\中).然后
\(|{}^{\mathrm{CF}}I^{\alpha}u(t)-{}^}\mathrm{CF}{I^{\ alpha}v(t)|\leq K\)
为所有人
\(在[0,1]\中).
证明
请注意,对于每个\(在[0,1]\中)我们有
$${}^{\mathrm{CF}}I^{\alpha}u(t)-{}^}\mathrm{CF}{I^{\ alpha}v(t)=a_{\alfa}\bigl(u(t$$
哪里\(a{\alpha}\)和\(b_{\alpha}\)在引理中给出1.2。这就完成了证明。□
如果u个是的元素\(C[0,1]\)这样的话\(|u(t)|\leq K\)对一些人来说\(K\geq0\)以及所有\(在[0,1]\中),那么最后的结果意味着\(|{}^{\mathrm{CF}}I^{\alpha}u(t)|\leqK\)为所有人\(在[0,1]\中).
引理2.4
让
\(b>0\)
被给予和
\(0\leq\alpha\leq1\).如果
u个
是的元素
\(H^{1}(0,b)\)
这样的话
\(u(0)=0),\(u^{prime}(0)=0\),\(在H^{1}(0,b)\中的u^{\prime}\)
和
\(H^{1}(0,b)中的{}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u\),然后
\({}^{\mathrm{CF}}D^{1}^{1} 单位(t) )=a{\alpha}u^{\prime}(t)+b{\alba}u(t)
和
\((({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t))^{\prime}={}^}\mathrm{CF}{D^{\ alpha}u^{\prime}(t)\)
为所有人
\(t \geq0).如果
\(u^{\prime\prime}(t)\geq0\)
为所有人
\(t \geq0),然后
\({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u\)
正在上增加
\([0,b]\).阿尔索,\({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u\)
正在上减少
\([0,b]\)
无论何时
\(u^{\prime\prime}(t)\leq0\)
为所有人
\(t\geq0\).
证明
请注意\({}^{\mathrm{CF}}I^{\alpha}^{1} u个(t) )=a{\alpha}u^{\prime}(t)+b{\alba}\int_{0}^{t}u^}\prime{(s)\,ds=a{\ alpha}u^{\ prime}(t)+b{\alpha}u(t)\)和
$$开始{对齐}{}^{\mathrm{CF}}D^{1}\bigl素数}(t)+b{\alpha}\biggl(\int_{0}^{t}u(s)\,ds\biggr)^{\prime}\\&=a{\alfa}u^{\prime}(t)+b}\alpha{u(t)\end{aligned}$$
为所有人\(t \geq0)。此外,\(({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t))^{\prime}={}^}\mathrm{CF}D^{1}}D^{\alpha}u^{\prime}(t)\)为所有人\(t \geq0).自\((({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t))^{\prime}={}^}\mathrm{CF}{D^{\ alpha}u^{\prime}(t)=\frac{1}{1-\alpha}\int_{0}^{t}\exp(-\frac}\alpha{1\\alpha}(t-s))u^{\ prime\prime{(s)\,ds\)为所有人\(t \geq0),我们看到了\({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u\)正在上增加\([0,b]\)无论何时\(u^{\prime\prime}(t)\geq0\)为所有人\(位于[0,b]\中)。此外,\({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u\)正在上减少\([0,b]\)无论何时\(u^{\prime\prime}(t)\leq0\)为所有人\(位于[0,b]\中). □
注意,条件\(H^{1}(0,b)中的u^{\prime}\)和\({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u\在H^{1}(0,b)\中)在引理中2.4只需在u个.让\(\gamma,\lambda:[0,1]\times[0,1]\to[0,\infty)\)是两个连续的映射,这样\(I}|\int_{0}^{t}\lambda(t,s)\,ds|<\infty\)和\(I}|\int_{0}^{t}\gamma(t,s)\,ds|<\infty\)考虑地图ϕ和φ由定义\((φu)(t)=\int_{0}^{t}\gamma(t,s)u(s)\,ds\)和\((\varphi u)(t)=\int_{0}^{t}\lambda(t,s)u(s)\,ds\)。在本文中,我们将\(\gamma_{0}=\sup_{t\in I}|\int_{0}^{t}\gamma(t,s)\,ds|\),\(\lambda_{0}=\sup_{t\inI}|\int_{0{^{t}\lambda(t,s)\,ds|\)和\(L^{\infty}(I)中的“eta(t)”)具有\(在I}|\eta(t)|\中,\eta^{\ast}=\sup_{t\)在这里,我们研究分数阶积分微分问题
$${}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)=f\bigl(t,u(t$$
(1)
带边界条件\(u(0)=0),其中\((0,1)中的α).
定理2.5
让
\(L^{\infty}(I)中的“eta(t)”)
和
\(f:I\times\Bbb{R}^{3}\ to \Bbb{R}\)
是一个连续函数,以便
$$\bigl\vert f(t,x,y,w)-f\bigl$$
为所有人
\(I中的t)
和
\(x,y,w,x^{\素数},y^{\素},w^{\质数}\在\Bbb{R}\中).然后是问题(1)无论何时,边界条件都有近似解
\(\Delta_{1}=\eta^{*}(1+\gamma_{0}+\lambda_{0{)<1\).
证明
考虑一下空间\(H^{1}\)被赋予了度量标准\(d(u,v)=,其中\(在I}|u(t)|\中,\|u\|=\sup_{t\)现在,定义自映射\(F:H^{1}\到H^{1\)通过
$$(Fu)(t)=a{\alpha}f\bigl(t,u(t),(\phi u)(t$$
哪里\(a{\alpha}\)和\(b_{\alpha}\)用引理表示1.2。请注意
$$\开始{对齐}(Fu)(t)={}&a_{\alpha}{}^{\mathrm{CF}}D^{\alha}u(t)+b_{\alpha}\int_{0}^{t}f\bigl(s,u(s),(\phi u)(s)、(\varphi u \exp\biggl(-\frac{\alpha}{1-\alpha}(t-s)\biggr)u^{\prime}(s)\,ds\\&{}+b_{\alfa}\int_{0}^{t}f\bigl(s,u(s),(\phi u)(s)、(\varphi u,ds\结束{对齐}$$
为所有人t吨这表明F类地图\(H^{1}\)进入之内\(H^{1}\)因此,我们有
$$开始{对齐}和\bigl\vert(Fu)(t)-(Fv)(t}^{t}\bigl\vert f\bigl(s,u(s),(\phi u)(s)\bigr)\bigr\vert\,ds\\&\quad\leq a{\alpha}\bigl\vert\eta(t)\biger\vert\bigl 0}^{t}\bigl(\bigl\vert u(s)-v(s)\bigr\vert+\bigl\ vert(\phi u)-(\phiv)(s)\大\vert+\bigl\vert(\varphi u)-(\varfi v)\bigr\vert\bigr \vert u-v\vert\end{对齐}$$
为所有人\(I中的t)和\(u,v\在H^{1}\中)现在,考虑一下\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\ infty()\)和\(\alpha:H^{1}\乘以H^{1\到[0,\infty)\)由定义\(g(t_{1},t_{2},t_{3},t-{4},t{5})=Delta{1}t{1}\)和\(α(x,y)=1)为所有人\(x,y\在H^{1}\中)可以很容易地检查\(g \ in \ mathcal{R}\)和F类是广义的α-收缩。通过使用定理1.3,F类有一个近似不动点,它是问题的近似解(1). □
请注意\(H^{1}\)巴纳赫并不是一个超常的人。因此,我们使用了一种新的方法来调查这个问题。现在,我们研究分数阶积分微分问题
$$开始{对齐}[b]{}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)={}&\mu\bigl \mathrm{CF}}I^{\theta}u(t),{}^{\mathrm{CF}{D^{\delta}u(t)\bigr)\end{aligned}$$
(2)
带边界条件\(u(0)=c),其中\(\mu\geq0\)和\(α、β、γ、θ、δ在(0,1)中)和\(c\in\Bbb{R}\).
定理2.6
让
\(L^{\infty}(I)中的“eta(t)”)
和
\(f:[0,1]\times\Bbb{R}^{5}\ to \Bbb{R}\)
是一个连续函数,以便
$$\beign{aligned}&&bigl\vert f(t,x,y,w,u_{1},u_{2})-f\bigl(t,x^{\prime},y^{\prime},w^{\prime},v_{1},v_{2}\bigr)\bigr\ vert \\&&quad\leq\eta(t)\bigl(\bigl\vert x-x^{\prime}\bigr\ vert+\bigl\vert y-y^{\prime}\bigr\ vert+\bigl\vert w-w^{\prime}\bigr\vert+\vert u_{1} -v型_{1} \vert+\vert u_{2} -伏_{2} \vert\bigr)\end{对齐}$$
为所有人
\(I中的t)
和
\(x,y,w,x^{素数},y^{素},w^{质数}.然后是问题(2)无论何时,边界条件都有近似解
\(增量{2}<1\),哪里
$$\Delta_{2}=\eta^{*}\biggl(2+\gamma_{0}+\lambda_{0{+\frac{1}{(1-{\Delta})^{2}}\bigr)+\mu\biggl(\frac}{1}(1-}\beta},^{2{}+\frac{1}}{$$
证明
考虑一下空间\(H^{1}\)被赋予了度量标准\(d(u,v)=,其中\(在I}|u(t)|\中,\|u\|=\sup_{t\).定义地图\(F:H^{1}\到H^{1\)通过
$$开始{对齐}(Fu)(t)={}&u(0)+a_{\alpha}\bigl[\mu\bigl}I^{\theta}u(t),{}^{\mathrm{CF}}D^{\delta}u,(\phi u)(0),(\varphi u{\mathrm{CF}}D^{\gamma}u(s)\bigr)\\&{}+f\bigl(s,u(s,ds,\结束{对齐}$$
哪里\(a{\alpha}\)和\(b_{\alpha}\)在引理中给出1.2.通过使用引理2.2和2.3,我们获得
$$开始{aligned}\bigl\vert(Fu)(t)-(Fv)(t{}^{\mathrm{CF}}D^{\gamma}u(t)-{}^}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}v(0)\bigr\vert\\&{}+\mu\bigl\vert{}^{\mathr{CF}{D^}\gamma}u(0)-{}^}\mathrm{CF}neneneep D^{gamma}v hrm{CF}}I^{theta}u(t),{}^{mathrm{CF}}D^{delta}u,{}^{\mathrm{CF}}D^{\delta}v(t)\bigr、v(0)、(\phi v)(0),(\varphi v^{t} \bigl[\mu\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}u(s)-{}^}\mathrm{CF}{D^{beta}v(s)\bigr\vert+\mu\bigl\vert{}^{mathrm}CF}D_{\gamma}u(s{}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}u(0)-{}^\\mathrm}CF}}D^{beta}v(0)\bigr\vert+\mu\bigl\vert{}^}\mathrm{CF}{D^{\ gamma}u(O)-{{}^\mathrm2{CF}}D^{\gamma}v(0)\bigr\vert\\&{}+\bigl\vertf\bigl(s,u(t),(\phi u)v),{}^{\mathrm{CF}}I^{\theta}v\bigl[\mu\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}u(t)-{}^\\mathrm}CF}}D^{beta}v(t)\bigr\vert+\mu\bigl\vert{}^}{\mathm{CF}{D^{\ gamma}u(t)\bigr\vert\bigl(\bigl\vert u(t)-v\大\vert\\&{}+\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}I^{\theta}u(t)-{}^}\mathrm{CF}{I^{\theta}v(t)\bigr\vert+\bigr\ vert{{}^\\mathrm}CF}}D^{\delta}u \&{}+b_{\alpha}\int_{0}^{t}\bigl[\mu\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}u(s)-{}^\\mathrm}CF}}D^{\ beta}v(s)\bigr\vert+\mu\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{gamma}u(s)-{}^{\mathr{CF}{D^{\gamma}v(s)\bigr\vert\\&{}+\bigl\vert\eta(s)\ bigr\vert\bigl)\bigr\vert\\&{}+\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}I^{\theta}u\大\vert+\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\delta}u(s)-{}^}\mathrm{CF}{D^{delta}v(s)\bigr\vert\bigr)\biger]\,ds\\leq{}&\eta^{*}\biggl(2+\gamma{0}+\lambda{0}+\frac{1}{(1-{\delta})^2}\bigr)+\mu\biggl(\frac{1}{(1-{\beta})^{2}}+\frac{1}}{$$
为所有人\(H^{1}中的u,v)和\(I中的t)因此,
$$开始{对齐}\Vert Fu-Fv\Vert&\leq\eta^{*}\biggl(2+\gamma_{0}+\lambda_{0{+\frac{1}{(1-{delta})^{2}}\bigr v\Vert\\&=\delta_{2}\Vert u-v\Vert_end{aligned}$$
对于\(H^{1}中的u,v)。现在,考虑一下地图\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\ infty()\)和\(\alpha:H^{1}\乘以H^{1\到[0,\infty)\)由定义\(g(t_{1},t_{2},t_{3},t_{4},t_{5})=\frac{\Delta_{2}}{3}(t_{1}+2t_{2})\)和\(α(x,y)=1)为所有人\(x,y\在H^{1}\中)很容易看出\(g \ in \ mathcal{R}\)和F类是广义的α-收缩图。通过使用定理1.3,F类有一个近似不动点,它是问题的近似解(2). □
让k个和小时是有界函数\(I=[0,1]\)和秒上的一个可积有界函数我具有\(M_{1}=\sup_{t\ in I}|k(t)|\),\(M_{2}=\sup_{t\in I}|s(t)|<\infty\)和\(M_{3}=\sup_{t\in I}|h(t)|<\infty\)现在,我们研究分数阶积分微分问题
$$开始{对齐}[b]{}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)={}&\mu_{1}k(t){}^}{\mathm{CF}{D^{\ beta}u(t)+{\mu{2}}(\varphis)(t)u(t)\bigr)\\&{}+f\bigl(t,u(t$$
(3)
带边界条件\(u(0)=0),其中\(\mu_{1},\mu_}1}\geq0\)和\(α,β,θ,ρ,nu,in(0,1))注意k个,秒和小时不一定是连续的。因为方程的左边(三)是连续的,右侧也是问题所在(三)是一个定义明确的方程。由于这个原因,我们假设函数是连续的(f)在定理中2.5和2.6其中方程式(1)和(2)定义明确。
定理2.7
让
\(L^{\infty}(I)中的“eta(t)”)
和
\(f:[0,1]\times\Bbb{R}^{3}\ to \Bbb{R}\)
是这样一个函数
$$\bigl\vert f(t,x,y,w)-f\bigl$$
为所有人
\(t\在I\中)
和
\(x,y,w,v,x^{\素数},y^{\素},w^{\质},v^{\质数}\在\Bbb{R}\中).然后是问题(三)只要
\(增量{3}<1),哪里
$$\Delta{3}=\biggl(1+\frac{1}{(1-\beta)^{2}}+\frac{1}}{2}+\eta^{*}(1+\gamma{0}+M_{3})\bigr]$$
证明
考虑一下空间\(H^{1}\)被赋予了度量标准\(d(u,v)=,其中
$$\Vert u\Vert=\max_{t\in I}\bigl\Vert u t)\bigr)\biger\Vert+\max_{t\in I}\bigl\Vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\nu}u(t)\bigr\Vert$$
定义地图\(F:H^{1}\到H^{1\)通过
$$\begin{aligned}(Fu)(t)={}&a_{\alpha}\bigl[\mu_{1}k(t){}^{\mathrm{CF}}D^{\gamma}\bigle \mathrm{CF}}D^{\rho}u(t)\bigr)\\&{}+f\bigl(t,u(t^{\mathrm{CF}}D^{\gamma}\bigl(\phi u),h(s){}^{\mathrm{CF}}D^{\nu}u(s)\biger)\bigr]\,ds\end{aligned}$$
为所有人\(I中的t),其中\(a{\alpha}\)和\(b_{\alpha}\)引入引理1.2.通过使用引理2.2,我们得到
$$开始{对齐}&\bigl[\mu_{1}k(t){}^{\mathrm{CF}}D^{\gamma}\bigl({}^}\mathrm{CF}{D^{\ beta}u(t)\bigr)+{\mu_2}}(\varphis)(t)u(t)\bigr)+f\bigl(t,u(t^{\mathrm{CF}}D^{\beta}v(t)\bigr)+{\mu_{2}}(\varphi s)(t){}^{\mathr{CF}{D^{\theta}\bigl CF}}D^{\nu}v(t)\biger)\bigr]\\&\quad\leq\mu_{1}\bigl\vert k(t)\ bigr\vert\bigl\ vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\ gamma}\bigle\bigr)\bigr,(φu)(t),h(t){}^{mathrm{CF}}D^{nu}u(t)\bigr)-f\bigl(t,v(t)\bigr)\bigr\vert\\&\quad\leq\mu_{1}M_{1}\vert u-v\vert+{\mu__2}}{\lambda_{0}}M_{2}\vert-u-v\ vert+\eta^{*}\bigl{1}+{\mu{2}}{\lambda{0}}M_{2}+\eta^{*}(1+\gamma{0}+M_{3})\bigr]\vert-u-v\vert\end{aligned}$$
为所有人\(I中的t)和\(H^{1}中的u,v)因此
$$\bigl\vert(Fu)(t)-(Fv)(t$$
为所有人\(I中的t)和\(H^{1}中的u,v)。此外,我们还有
$$开始{对齐}和\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}(Fu-Fv)(t)\bigr\vert\leq\frac{1}{(1-\beta)^{2}\bigl[\mu_{1}M_1}+{\mu_2}}{\lambda{0}M_2}+\eta^{*}(1+\gamma{0}+M_3})\biger]\vert u-v\vert,\\&\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\theta}\bigl(1-{\rho})^{2}}\bigl[\mu_{1}M_1}+{\mu_2}}{\lambda_{0}}M_{2}+\eta^{*}(1+\gamma_{0{+M_3})\bigr]\Vertu-v\Vert,\end{aligned}$$
和\(|{}^{\mathrm{CF}}D^{\nu}(Fu-Fv)(t)|\leq\frac{1}{(1-\nu)^{2}}[\mu_{1}M_1}+{\mu_2}}{\lambda{0}}M_2}+\eta^{*}(1+\gamma_{0}+M_3})]\|u-v\|\)为所有人\(H^{1}中的u,v)和\(I中的t)因此,\(Fu-Fv\|\leq\Delta\|u-v\|\)为所有人\(H^{1}中的u,v)现在,考虑一下地图\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\infty)\)和\(\alpha:H^{1}\乘以H^{1\到[0,\infty)\)由定义\(g(t_{1},t_{2},t_{3},t-{4},t{5})=Delta{3}\max\{t_1}和\(\alpha(x,y)=1\)为所有人\(x,y\在H^{1}\中)可以检查一下\(g \ in \ mathcal{R}\)和F类是广义的α-收缩。通过使用定理1.3,F类有一个近似不动点,它是问题的近似解(三).□
让k个,秒,小时,克和q个是有界函数\([0,1]\)具有\(M_{1}=\sup_{t\in I}|k(t)|<\infty\),\(M_{2}=\sup_{t\in I}|s(t)|<\infty\),\(M_{3}=\sup_{t\in I}|h(t)|<\infty\),\(M_{4}=\sup_{t\in I}|g(t)|<\infty\),以及\(M_{5}=\sup_{t\in I}|q(t)|<\infty\)在这里,我们研究分数阶积分微分问题
$$开始{对齐}[b]{}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)={}&\lambda k(t){}^}\mathrm{CF}D^{\ beta}u(t)+{\mu}s(t){}^{\mathrm{CF}}I^{\nu}u(t),g(t){}^}\bigr)\,ds\结束{aligned}$$
(4)
带边界条件\(u(0)=0),其中\(\lambda,\mu\geq0)和\(\alpha、\beta、\rho、\nu、\delta、\gamma\in(0,1))注意,地图k个,秒,小时,克和q个应选择等式右侧(4)是连续的。
定理2.8
让
\(\xi_{1}\),\(\ xi_{2}\),\(\xi_{3}\),\(\xi_{4}\),\(xi^{prime}{1}\),\(xi^{prime}{2}\),和
\(xi^{prime}{3}\)
是非负实数.假设
\(f_{1}:[0,1]\times\Bbb{R}^{4}\rightarrow\Bbb{R}\)
和
\(f_{2}:[0,1]\times\Bbb{R}^{3}\rightarrow\Bbb{R}\)
是可积函数,使得
$$\bigl\vert f_1}(t,x,y,w,v)-f_{1}\bigl ^{\prime}\bigr\vert+\xi_{4}\bigl\vert v-v^{\prime}\bigr\vert$$
和
\(|f{2}(t,x,y,w)-f{2}(t,x^{prime},y^{prime},w^{primer})|\leq\xi{1}^{primes}|x-x^{prime}|+\xi{2}^{prime}|y-y^{Primer}|+\si^{primet}|3}|w-w^{Primes}|\)
对于所有实数
x个,年,w个,v(v),\(x^{\prime}\),\(y^{\prime}\)
和
\(w^{\prime}\)
和
\(I中的t).如果
\(增量{4}<1),然后是问题(4)有一个近似解,哪里
\(Δ4}:=\max\lbrace\frac{1}{(1-{\beta})^{2}},\frac{1}{(1-{\Delta})^{2}},\frac{1}{(1-{\gamma})^{2}}\rbrace[\lambda\frac{M_{1}}{(1-{\beta)^{2}}+\mu M_{2}+\xi_{2}\gamma_{0}+\xi_{3}+\xi_ _{4}\frac{M_{4}}{(1-\Delta)^{2}}+\xi_{1}^{\prime}+\xi_{2}^{\prime}\lambda _{0}+\xi_{3}^{\prime}\frac{M_{5}}{(1-\gamma)^{2}}]\).
证明
考虑一下空间\(H^{1}\)被赋予了度量标准\(d(u,v)=,其中
$$\begin{aligned}\Vert u\Vert={}&\max\Bigl\lbrace\sup_{t\in I}\Bigl\Vert u(t)\bigr\Vert,\sup_{t\inI}\Bigl\ Vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}u{(t)}\bigr\ Vert,\sup_}t\ in I}\Bigl\ Vert{}^}\mathrm{CF}I^{\rho}u}\在I}\Bigl\Vert{}^{\mathrm{CF}}I^{\nu}u{(t)}\bigr\Vert,\\&{}\sup_{t\在I}中}D^{\delta}u{(t)}\bigr\vert,在I}\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}中为\sup_{t\t。\结束{对齐}$$
定义地图\(F:H^{1}\到H^{1\)通过
$$开始{对齐}(Fu)(t)={}&a_{\alpha}\biggl[\lambda k(t){}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}u(t)+{\mu}s(t)}I^{\nu}u(t),g(t){}^{\mathrm{CF}}D^{\delta}u(t)\bigr)\\&{}+\int_{0}^{t}f_2}\bigl(s,u(s),(\varphi u)(s)\bigr)\,ds\biggr]\\&{}+b_{\alpha}\biggl[\int_{0}^{t}\lambda k(s){}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}u(s)+{\mu}s}D^{\gamma}u(r)\bigr)\,dr\,ds\biggr],\end{aligned}$$
哪里\(a{\alpha}\)和\(b_{\alpha}\)引理中介绍了1.2.通过使用引理2.2和2.3,我们获得
$$开始{对齐}和\biggl\vert\biggl[\lambda k(t){}^{mathrm{CF}}D^{beta}u(t)+{\mu}s(t)}^{mathrm}CF}}I^{\rho}u(t)+f_{1}\bigl(t,u(t(t){}^{\mathrm{CF}}D^{\delta}u(t)\bigr)\\&\qquad{}+\int_{0}^{t}f{2}\bigl(s,u(s),(\varphi u),q(t)\\&\qquad{}-\biggl[\lambda k(t){}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}v{\mathrm{CF}}D^{\delta}v(t)\bigr)\\&\qquad{}+\int_{0}^{t}f{2}\bigl(s,v(s),(\varphi v)(s)\biggr\vert\\&\quad\leq\lambda\bigl\vert k(t)\bigr\vert\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}\bigl(u(t)-v(t)\ bigr \\&\qquad{}+\bigl\vert f_1}\bigl(t,u(t),(\phi u)(t)}D^{\delta}u(t)\bigr)\\&\qquad{}-f_{1}\bigl(t,v(t),(\phi v)(t){2}\bigl(s,u(s),(\varphi u)\biger+\xi_{4}\frac{M_{4{}}{(1-\delta)^{2}}\vert u-v\vert+\xi_{1}^{\prime}\vert-u-v\ vert+\ xi_{2}^{\ prime}\ lambda_{0}\Vert u-v\Vert+\xi_{3}^{\prime}\frac{M_{5}}{(1-\gamma)^{2}}\biggr]\Vert u-v\Vert\&\quad=\biggl[\lambda\frac}M_{1}}{{(1-\beta)^{2}+\mu M_{2}+\xi_{1}+\xi_{2{0}+\xi_{3{3}+{4}\frac{M_{4}}{(1-\delta)^{2}}+\xi{1}^{prime}+\xi{2}^{prime}\lambda{0}+\xi{3}^{\prime}\frac{5}}{{(1-\gamma)^{2]\biggr]\\&\qquad{}\times\Vert u-v\Vert\end{对齐}$$
为所有人\(H^{1}中的u,v)和\(I中的t)因此,
$$开始{对齐}和\bigl\vert(Fu)(t)-(Fv)(t)\\&\qquad{}+f_{1}\bigl(t,u(t),(\phi u)-f_{1}\bigl(t,v(t),(\phi v)(t)}^{\mathrm{CF}}D^{\gamma}u(s)\bigr)-f_{2}\bigl(s,v(s),(\varphi v)(s)\biggl[\int_{0}^{t}\bigl\vert\lambda k(s){}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}\bigl(u(s)-v(s)\bigr)+{\mu}s(s){}^{\mathrm{CF}}I ^{\rho}\bigl(u(s)-v(s)\bigr)\\&\qquad{}+f_{1}\bigl(s,u(s),(phiu)(s),h(s){CF}}I ^{\nu}u(s),g(s){}^{\mathrm{CF}}D ^{\delta}u(s)\bigr)\\&\qquad{}-f_{1}\bigl(s,v(s),(\phi v)(s),h(s){}^{\mathrm{CF}}}I ^{\nu}v(s),g(s){}^{\mathrm{CF}}D^{\delta}v(s)\bigr),q(r){}^{\mathrm{CF}}D^{\gamma}v(r)\bigr)\,dr\biggr\vert\,ds\biggr]\\&\quad\leqa{\alpha}\biggl[\lambda\frac{M_1}}{(1-\beta)^{2}}+\mu M_2}+\xi_{1}+\xi_2}\gamma_{0}+\xi_3}M_{3}+\i_{4}\frac{M_{4{}{(1-\delta)^{2}+\西安{1}^{prime}+\xi_2}biggr]\\&\qquad{}\times\Vert u-v\Vert\&\qquid{}+b_{alpha}\int_{0}^{t}\biggl[\lambda\frac{M_1}}{(1-\beta)^{2}}+\mu M_2}+\xi_{1}+\xi_{2}+\si_{3}M_{3}+\si_{4}\frac{M_{4}}{(1-\delta)^{2}}+\si_{1}^{\prime}+\si_{2}^{\prime}\lambda_{0}\\&\qquad{}+\si_{3}^{\prime}\frac{M_{5}}{(1-\gamma)^{2}}}\biggr]\Vert-uv\Vert\,ds\\&\quad\leq[a{\alpha}+b_α]\bigl[\lambda\frac{M_{1}}{(1-\β)^{2}}+\mu M_{2}+\xi_{1}+\xi_{2}\gamma_{0}+\xi_{3}M_{3}+\xi_{4}\frac{M_{4}}{(1-\delta)^{2}}+\xi_{1}^{prime}+\xi_{2}^{prime}\lambda_{0}\\&\qquad{}+\xi_{3}^{prime}\frac{M_{5}}{(1-\gamma)^{2]\biggr]\Vert u-v\Vert:=\delta$$
为所有人\(H^{1}中的u,v).也通过使用引理2.2和2.3,我们得到
$$\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}Fu{(t)}-{}^\\mathrm}CF}}D^{\ beta}Fv{(t)}\bigr\vert\leq\frac{1}{(1-{\beta})^{2}}\Delta^{\prime}\vert-u-v\vert$$
\(|{}^{\mathrm{CF}}D^{\delta}Fu{(t)}-{}^}\mathrm{CF}{D^{\ delta}Fv{(t)}|\leq\frac{1}{(1-{\delta})^{2}\delta^{\prime}\|u-v\|\),\(|{}^{\mathrm{CF}}D^{\gamma}Fu{(t)}-{}^}\mathrm{CF}{D^{\ gamma}Fv{(t)}|\leq\frac{1}{(1-{\gama})^{2}\Delta^{\prime}\|u-v\|\),\(|{}^{\mathrm{CF}}I^{\rho}Fu{(t)}-{}^}\mathrm{CF}{D^{\rro}Fv{(t)}|\leq\Delta^{\prime}\|u-v\|\)和\(|{}^{\mathrm{CF}}I ^{\nu}Fu{(t)}-{}^{\mathrm{CF}}D ^{\nu}Fv{(t)}|\leq\Delta^{\prime}\|u-v\|\)为所有人\(H^{1}中的u,v)和\(I中的t)因此,我们获得
$$\Vert-Fu-Fv\Vert\leq\max\biggl\lbrace\frac{1}{(1-{\beta})^{2}},\frac{1'{(1-{\delta},^{2{},\ frac{1\gamma}$$
为所有人\(H^{1}中的u,v)考虑地图\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\ infty()\)和\(\alpha:H^{1}\乘以H^{1\到[0,\infty)\)由定义\(g(t_{1},t_{2},t_{3},t-{4},t{5})=\frac{\Delta{4}}{9}和\(α(x,y)=1)为所有人\(x,y\在H^{1}\中)可以检查一下\(g \ in \ mathcal{R}\)和F类是广义的α-收缩。通过使用定理1.3,F类有一个近似不动点,它是问题的近似解(4).□
在这里,我们提供了三个示例来说明我们的一些主要结果。
示例2.1
定义功能\(L^{\infty}([0,1])中的\eta\)和\(\gamma,\lambda:[0,1]\times[0,1]\到[0,\infty)\)通过\(eta(t)=e^{-(pit+6)}\),\(伽马(t,s)=\sin(1))和\(\lambda(t,s)=e^{t-s}\).然后\(\eta^{*}=\frac{1}{e^{6}}),\(\gamma_{0}=\sin(1)\)和\(\lambda_{0}\leqe).放置\(\alpha=\frac{1}{3}\).考虑问题
$${}^{\mathrm{CF}}D^{\frac{1}{3}u(t)=e^{-(\pit+6)}\biggl[2t+u(t^{s} u个(s) \,ds\biggr]$$
(5)
带边界条件\(u(0)=0)和功能\(f(t,x,y,w)=e^{-(\pi t+6)}(2t+x+\frac{1}{20}y+\frac{1}{6}w))。请注意\(增量{1}=增量{*}(1+\gamma{0}+\lambda{0})<0.00926<1).利用定理2.5, (5)有一个近似解。
例2.2
定义功能\(L^{\infty}([0,1])中的\eta\)和\(\gamma,\lambda:[0,1]\times[0,1]\到[0,\infty)\)通过\(eta(t)=frac{\pi}{e^{(t+16)}}\),\(\gamma(t,s)=e^{t-s}\)和\(\lambda(t,s)=\log e^{\sin(\ln(\pi|t-s|+1))}\).然后\(\eta^{*}=\frac{\pi}{e^{16}}\),\(\gamma_{0}\leqe)和\(\lambda_{0}\leq\log e).放置\(\α=\压裂{1}{2}\),\(\mu_{1}=\压裂{1}{120}\),\(\ mu_{2}=\ frac{1}{28}\),\(β=frac{2}{3}\),\(θ=frac{1}{3}),\(\rho=\压裂{1}{2}\)和\(\nu=\frac{1}{2}\).考虑功能\(k(t)=\sin t),\(h(t)=tan^{-1}(t)),以及\(s(t)=压裂{1}{n}\)无论何时\(x=\frac{m}{n}\in Q\cap[0,1]\)具有\((m,n)=1)和\(s(t)=0\)无论何时\(x\在Q^{c}\cap[0,1]\中)或\(x=0).然后\(M_{1}=\sup_{t\in[0,1]}|k(t)|=1\),\(M_{2}=\sup_{t\in[0,1]}|s(t)|=1\)和\(M_{3}=\sup_{t\in[0,1]}|h(t)|=\frac{\pi}{2}\)考虑分数阶积分微分问题
$$\开始{对齐}[b]{}^{\mathrm{CF}}D^{\frac{1}{2}}u(t)={}&\frac}1}{120}\sin(t){}^\\mathrm}CF}}D^{\frac{2}{3}u(t)\\&{}+\frac{1}[28}\biggl(int_{0}^{t}\log\bigl(e^{sin(\ln(\pi\vert t-s\vert+1))}\bigr)s(s)\,ds\biggr){}^{\mathrm{CF}}D^{\frac{1}{3}}\bigl+\int_{0}^{t}e^{t-s}u(s) \,ds+\tan^{-1}(t){}^{\mathrm{CF}}D^{\frac{1}{2}}u(t)\biggr]\end{aligned}$$
(6)
具有边界条件\(u(0)=0).放置\(f(t,x,y,w,v)=\分形{\pi}{e^{(t+16)}}(t+x+y+w)\)。请注意\(\Delta{3}=(1+\frac{1}{(1-\beta)^{2}}+\frac{1}}{(1+\gamma_{0}+M_{3})]<0.5485<1)然后利用定理2.7,这意味着(6)有一个近似解。
示例2.3
定义功能\(\gamma,\lambda:[0,1]\times[0,1]\到[0,\infty)\)通过\(λ(t,s)=frac{e^{2t-s}}{e}\)和\(伽马(t,s)=0).然后\(\gamma_{0}=0\)和\(\lambda_{0}\leqe).放置\(α=frac{1}{4}\),\(β=frac{1}{4}\),\(\nu=\frac{1}{2}\),\(δ=frac{1}{4}\),\(伽马=\压裂{1}{2}\),\(\lambda=压裂{1}{200}\),\(\mu=0\),\(\xi_{1}=\压裂{2}{41}\),\(\xi_{3}=\压裂{1}{48}\),\(\xi_{4}=\压裂{1}{400}\),\(素数}{1}=frac{1}{320}),\(素数}{2}=frac{1}{40}),以及\(素数}{3}=frac{1}{119}).让秒是任意有界映射,\(q(t)=tan^{-1}(t)),\(h(t)=\sin(t))为所有人\(t\在I\中),\(k(t)=1)无论何时\(x在Q\cap[0,1]\中)和\(k(t)=0)无论何时\(x\在Q^{c}\cap[0,1]\中)和\(g(t)=0)无论何时\(x在Q\cap[0,1]\中)和\(g(t)=2)无论何时\(x\在Q^{c}\cap[0,1]\中).然后\(M_{1}=\sup_{t\in[0,1]}|k(t)|=1\),\(M_{2}\)是一个实数,\(M_{3}=\sup_{t\in[0,1]}|h(t)|=1\),\(M_{4}=\sup_{t\in[0,1]}|g(t)|=2\)和\(M_{5}=\sup_{t\in[0,1]}|q(t)|=\frac{\pi}{2}\)现在,考虑定义明确的分数阶积分微分问题
$$\开始{对齐}[b]&{}^{\mathrm{CF}}D^{\frac{1}{4}}u(t)\\&\quad=\frac}{200}克(t) {}^{\mathrm{CF}}D^{\frac{1}{4}}u(t)+\frac{3}{40}吨+\压裂{2}{41}u(t) +\frac{1}{48}\sin(t){}^{\mathrm{CF}}I^{\frac}{1}}{2}}u(t)+\frac{1}{400}克(t) {}^{\mathrm{CF}}D^{\frac{1}{4}}u(t)\\&\qquad{}+\int_{0}^{t}{\biggl[}\frac}2}{56}秒+\压裂{1}{320}单位(s) +\压裂{1}{40}\int_{0}^{s}\压裂{e^{2s-r}}{e} u个(r) \,dr+\frac{1}{119}\tan^{-1}{}^{\mathrm{CF}}D^{\frac}1}{2}u(s)\biggr]\,ds\end{aligned}$$
(7)
带边界条件\(u(0)=0).放置\(f{1}(t,x,y,w,v)=frac{3}{40}吨+\十一_{1} x个+\xi(西)_{2} 年+\十一_{3} 周+\xi(西)_{4} v(v)\)和\(f_2}(t,x,y,w)=frac_2}{56}吨+\xi^{prime}_{1} x个+\xi^{prime}_{2} 年+\xi^{prime}_{3} 周\)为所有人\(I中的t)和\(x,y,w,v\in\mathbb{R}\)。请注意
$$开始{对齐}\Delta_{4}={}&\max\biggl\lbrace\frac{1}{(1-{beta})^{2}},\frac{1\Delta}}+\mu M_{2}+\xi{1}+\xi{2}\gamma{0}+\xi{3}M_{3}+\xi{4}\frac{M_{4}}{(1-\Delta)^{2}}+\x1{1}^{prime}+\i{2}^{prime}+\xi_{3}^{prime}\frac{M_{5}}{(1-\gamma)^{2}\biggr]\\<{}&0.8451<1。\结束{对齐}$$
因此,考虑到定理2.8我们的结论是,问题(7)有一个近似解。