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理论与现代应用

一种研究含Caputo-Fabrizio导数分数阶积分微分方程近似解的新方法

摘要

我们提出了一种新的方法来研究涉及Caputo-Fabrizio导数的分数阶积分微分方程,并证明了这些问题近似解的存在性。我们提供了三个示例来说明我们的主要结果。通过检查这些,我们得到了在分数阶积分微分方程中使用一些不连续映射作为系数的可能性。

1介绍

分数微积分有着悠久的历史,有几个定义的分数导数,但最常用的是卡普托导数和黎曼-卢维尔导数[15]. 2015年,Caputo和Fabrizio定义了一种新的无奇异核分数导数[6]. 洛萨达和尼托立刻写了一篇关于新分数导数性质的论文[7]一些研究人员试图利用它来解不同的方程(参见[814]以及其中的参考)。

\(b>0\),\(H^{1}(0,b)中的u)\((0,1)中的α)Caputo-Fabrizio阶分数导数α对于函数u个由定义\({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)=\frac{(2-\alpha)M(\alpha)}{2(1-\alpha-)}\int_{0}^{t}\exp(\frac}-\alpha{1-\alfa}(t-s))u^{\prime}(s)\,ds\),其中\(t\geq 0\)\(M(α))归一化常数取决于α这样的话\(M(0)=M(1)=1)[6]. 此外,Losada和Nieto还表明α对于函数u个由提供\({}^{\mathrm{CF}}I ^{\alpha}u(t)=\frac{2(1-\alpha)}{(2-\alpha)M(\alpha)}u(t)+\frac{2\alpha}{(2-\alpha)M(\alpha)}\int_{0}^{t}u(s)\,ds\)无论何时\(0<α<1)[7]. 他们证明了这一点\(M(阿尔法)=\压裂{2}{2-\阿尔法}\)为所有人\(0\leq\alpha\leq1\)[7]. 因此,分数阶Caputo-Fabrizio导数α对于函数u个由提供\({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)=\frac{1}{1-\alphaneneneep \int_{0}^{t}\exp(-\frac}\alpha}{1-\ alpha}(t-s))u^{\prime}(s)\,ds\),其中\(t \geq0)\(0<α<1)[7]. 如果\(第1页)\([0,1]\中的alpha\),然后是分数导数\({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha+n}\)订单的\(n+\alpha\)由定义\({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha+n}u:={}^}^{n} u个(t) )\)[6]. 我们需要以下结果。

定理1.1

[6]

\(u,v在H^{1}(0,1)中) \((0,1)中的α).如果 \(u^{prime}(0)=0\),然后 \({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}({}^{\mathrm{CF}}D^{1}(u(t)))={}^{\mathrm{CF}D^{1}({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}(u(t))).阿尔索,我们有 \(\lim_{\alpha\to0}{}^{\mathrm{CF}}D^{\alfa}u(t)=u(t”)-u(0)\),\(\lim_{\alpha\to1}{}^{\mathrm{CF}}D^{\alfa}u(t)=u^{\prime}(t)\) \({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}(\lambda u(t)+\gamma v(t))=\lambda{}^}.

引理1.2

[7]

\(0<α<1).然后是问题的唯一解决方案 \({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t)=v(t)\) 带边界条件 \(u(0)=c) 由提供 \(u(t)=c+a{\alpha}(v(t)-v(0))+b{\alha}\int{0}^{t}v(s)\,ds\),哪里 \(a_{\alpha}=\frac{2(1-\alpha)}{(2-\alpha)M(\alpha)}=1-\alpha\) \(b_{\alpha}=\frac{2\alpha}{(2-\alpha)M(\alpha)}=\alpha\).请注意 \(v(0)=0) 无论何时 \(u(0)=0).

为了讨论分析方法中大多数分数阶微分方程解的存在性,使用了众所周知的不动点结果,如巴拿赫收缩原理。事实上,解的存在性和不动点的存在性是等价的。众所周知,有许多分数阶微分方程没有精确解。因此,研究人员通常使用数值方法来获得精确解的近似值。我们这么说u个是分数阶积分微分方程的近似解,只要我们能得到函数序列\({u{n}}{n\geq1})具有\(u{n}\到u\)。当我们无法获得精确解时,我们使用这个概念u个这通常出现在您想要研究非完备度量空间中的分数阶积分微分方程时。

在这篇手稿中,我们解析地证明了一些包含Caputo-Fabrizio导数的分数阶积分微分方程近似解的存在性。实际上,方程的近似解等价于适当算子的近似不动点。这就是说,通过使用数值方法,可以获得未知精确解的近似值。我们不会在示例中检查精确解的估计,因为我们的目的是显示分析方法中存在近似解。

在这里,我们提供了一些基本的必要概念。

\((X,d)\)是一个度量空间,F类上的自映射X(X),\(\alpha:X\乘以X\到[0,\infty)\)映射和ε一个正数。我们这么说F类α-只要\(\alpha(x,y)\geq1)暗示\(\alpha(Fx,Fy)\geq1)[15]. 一个元素\(x\中的x_{0}\)被称为ε-不动点F类无论何时\(d(F x _{0},x _{0})\leq \varepsilon\)。我们这么说F类无论何时都具有近似不动点属性F类有一个ε-所有人的固定点\(\varepsilon>0\)[15]. 一些映射具有近似不动点,而它们没有不动点[15]. 表示方式\(\mathcal{R}\)所有连续映射的集合\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\ infty()\)令人满意的\(g(1,1,1,2,0)=g(1,,1,0,2):=小时(0,1),\(g(mux{1},mux{2},Mux{3},MUx{4},μx{5})为所有人\([0,\infty)^{5}中的((x{1},x{2}\(\mu\geq0\)还有\(g(x{1},x{2},x{3},0,x{4})\(g(x{1},x{2},x{3},x{4},0)无论何时\(x{1},\点,x{4},y{1}.点,y{4}\在[0,\infty中)具有\(x{i}<y{i}\)对于\(i=1,2,3,4)[15]. 我们这么说F类是广义的α-只要存在压缩映射\(g \ in \ mathcal{R}\)这样的话\(\alpha(x,y)d(Fx,Fy)\leq g(d(x,y),d(x,Fx),d(y,Fy),d(x,Fy),d(y,Fx)\)为所有人\(x中的x,y\)([15]).

定理1.3

[15]

\((X,d)\) 是度量空间,\(\alpha:X\乘以X\到[0,\infty)\) 映射和 F类 广义的 α-收缩的和 α-容许自映射 X(X).假设存在 \(x_{0}\在x\中) 这样的话 \(\alpha(x_{0},Fx_{0})\geq1\).然后 F类 有一个近似的固定点.

2主要成果

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\(a{\alpha}\)\(b_{\alpha}\)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

\(b>0\) 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),\(u^{prime}(0)=0\),\(在H^{1}(0,b)\中的u^{\prime}\) \(H^{1}(0,b)中的{}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u\),然后 \({}^{\mathrm{CF}}D^{1}^{1} 单位(t) )=a{\alpha}u^{\prime}(t)+b{\alba}u(t) \((({}^{\mathrm{CF}}D^{\alpha}u(t))^{\prime}={}^}\mathrm{CF}{D^{\ alpha}u^{\prime}(t)\) 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\({}^{\mathrm{CF}}I^{\alpha}^{1} u个(t) )=a{\alpha}u^{\prime}(t)+b{\alba}\int_{0}^{t}u^}\prime{(s)\,ds=a{\ alpha}u^{\ prime}(t)+b{\alpha}u(t)\)

$$开始{对齐}{}^{\mathrm{CF}}D^{1}\bigl素数}(t)+b{\alpha}\biggl(\int_{0}^{t}u(s)\,ds\biggr)^{\prime}\\&=a{\alfa}u^{\prime}(t)+b}\alpha{u(t)\end{aligned}$$

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\(H^{1}(0,b)中的u^{\prime}\)\({}^{\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\(I}|\int_{0}^{t}\lambda(t,s)\,ds|<\infty\)\(I}|\int_{0}^{t}\gamma(t,s)\,ds|<\infty\)考虑地图ϕφ由定义\((φu)(t)=\int_{0}^{t}\gamma(t,s)u(s)\,ds\)\((\varphi u)(t)=\int_{0}^{t}\lambda(t,s)u(s)\,ds\)。在本文中,我们将\(\gamma_{0}=\sup_{t\in I}|\int_{0}^{t}\gamma(t,s)\,ds|\),\(\lambda_{0}=\sup_{t\inI}|\int_{0{^{t}\lambda(t,s)\,ds|\)\(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

\(L^{\infty}(I)中的“eta(t)”) \(f:I\times\Bbb{R}^{3}\ to \Bbb{R}\) 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) \(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\(a{\alpha}\)\(b_{\alpha}\)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)\(u,v\在H^{1}\中)现在,考虑一下\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\ infty()\)\(\alpha:H^{1}\乘以H^{1\到[0,\infty)\)由定义\(g(t_{1},t_{2},t_{3},t-{4},t{5})=Delta{1}t{1}\)\(α(x,y)=1)为所有人\(x,y\在H^{1}\中)可以很容易地检查\(g \ in \ mathcal{R}\)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\(\mu\geq0\)\(α、β、γ、θ、δ在(0,1)中)\(c\in\Bbb{R}\).

定理2.6

\(L^{\infty}(I)中的“eta(t)”) \(f:[0,1]\times\Bbb{R}^{5}\ to \Bbb{R}\) 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) \(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\(a{\alpha}\)\(b_{\alpha}\)在引理中给出1.2.通过使用引理2.22.3,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)\(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\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\ infty()\)\(\alpha:H^{1}\乘以H^{1\到[0,\infty)\)由定义\(g(t_{1},t_{2},t_{3},t_{4},t_{5})=\frac{\Delta_{2}}{3}(t_{1}+2t_{2})\)\(α(x,y)=1)为所有人\(x,y\在H^{1}\中)很容易看出\(g \ in \ mathcal{R}\)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). □

k个小时是有界函数\(I=[0,1]\)上的一个可积有界函数具有\(M_{1}=\sup_{t\ in I}|k(t)|\),\(M_{2}=\sup_{t\in I}|s(t)|<\infty\)\(M_{3}=\sup_{t\in I}|h(t)|<\infty\)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\(\mu_{1},\mu_}1}\geq0\)\(α,β,θ,ρ,nu,in(0,1))注意k个,小时不一定是连续的。因为方程的左边()是连续的,右侧也是问题所在()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2.52.6其中方程式(1)和(2)定义明确。

定理2.7

\(L^{\infty}(I)中的“eta(t)”) \(f:[0,1]\times\Bbb{R}^{3}\ to \Bbb{R}\) 是这样一个函数

$$\bigl\vert f(t,x,y,w)-f\bigl$$

为所有人 \(t\在I\中) \(x,y,w,v,x^{\素数},y^{\素},w^{\质},v^{\质数}\在\Bbb{R}\中).然后是问题()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\(a{\alpha}\)\(b_{\alpha}\)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)\(H^{1}中的u,v)因此

$$\bigl\vert(Fu)(t)-(Fv)(t$$

为所有人\(I中的t)\(H^{1}中的u,v)。此外,我们还有

$$开始{对齐}和\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}(Fu-Fv)(t)\bigr\vert\leq\frac{1}{(1-\beta)^{2}\bigl[\mu_{1}M_1}+{\mu_2}}{\lambda{0}M_2}+\eta^{*}(1+\gamma{0}+M_3})\biger]\vert u-v\vert,\\&\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\theta}\bigl(1-{\rho})^{2}}\bigl[\mu_{1}M_1}+{\mu_2}}{\lambda_{0}}M_{2}+\eta^{*}(1+\gamma_{0{+M_3})\bigr]\Vertu-v\Vert,\end{aligned}$$

\(|{}^{\mathrm{CF}}D^{\nu}(Fu-Fv)(t)|\leq\frac{1}{(1-\nu)^{2}}[\mu_{1}M_1}+{\mu_2}}{\lambda{0}}M_2}+\eta^{*}(1+\gamma_{0}+M_3})]\|u-v\|\)为所有人\(H^{1}中的u,v)\(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\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\infty)\)\(\alpha:H^{1}\乘以H^{1\到[0,\infty)\)由定义\(g(t_{1},t_{2},t_{3},t-{4},t{5})=Delta{3}\max\{t_1}\(\alpha(x,y)=1\)为所有人\(x,y\在H^{1}\中)可以检查一下\(g \ in \ mathcal{R}\)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().□

k个,,小时,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)\(\alpha、\beta、\rho、\nu、\delta、\gamma\in(0,1))注意,地图k个,,小时,q个应选择等式右侧(4)是连续的。

定理2.8

\(\xi_{1}\),\(\ xi_{2}\),\(\xi_{3}\),\(\xi_{4}\),\(xi^{prime}{1}\),\(xi^{prime}{2}\), \(xi^{prime}{3}\) 是非负实数.假设 \(f_{1}:[0,1]\times\Bbb{R}^{4}\rightarrow\Bbb{R}\) \(f_{2}:[0,1]\times\Bbb{R}^{3}\rightarrow\Bbb{R}\) 是可积函数,使得

$$\bigl\vert f_1}(t,x,y,w,v)-f_{1}\bigl ^{\prime}\bigr\vert+\xi_{4}\bigl\vert v-v^{\prime}\bigr\vert$$

\(|f{2}(t,x,y,w)-f{2}(t,x^{prime},y^{prime},w^{primer})|\leq\xi{1}^{primes}|x-x^{prime}|+\xi{2}^{prime}|y-y^{Primer}|+\si^{primet}|3}|w-w^{Primes}|\) 对于所有实数 x个,,w个,v(v),\(x^{\prime}\),\(y^{\prime}\) \(w^{\prime}\) \(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\(a{\alpha}\)\(b_{\alpha}\)引理中介绍了1.2.通过使用引理2.22.3,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)\(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2.22.3,我们得到

$$\bigl\vert{}^{\mathrm{CF}}D^{\beta}Fu{(t)}-{}^\\mathrm}CF}}D^{\ beta}Fv{(t)}\bigr\vert\leq\frac{1}{(1-{\beta})^{2}}\Delta^{\prime}\vert-u-v\vert$$

\(|{}^{\mathrm{CF}}D^{\delta}Fu{(t)}-{}^}\mathrm{CF}{D^{\ delta}Fv{(t)}|\leq\frac{1}{(1-{\delta})^{2}\delta^{\prime}\|u-v\|\),\(|{}^{\mathrm{CF}}D^{\gamma}Fu{(t)}-{}^}\mathrm{CF}{D^{\ gamma}Fv{(t)}|\leq\frac{1}{(1-{\gama})^{2}\Delta^{\prime}\|u-v\|\),\(|{}^{\mathrm{CF}}I^{\rho}Fu{(t)}-{}^}\mathrm{CF}{D^{\rro}Fv{(t)}|\leq\Delta^{\prime}\|u-v\|\)\(|{}^{\mathrm{CF}}I ^{\nu}Fu{(t)}-{}^{\mathrm{CF}}D ^{\nu}Fv{(t)}|\leq\Delta^{\prime}\|u-v\|\)为所有人\(H^{1}中的u,v)\(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\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\ infty()\)\(\alpha:H^{1}\乘以H^{1\到[0,\infty)\)由定义\(g(t_{1},t_{2},t_{3},t-{4},t{5})=\frac{\Delta{4}}{9}\(α(x,y)=1)为所有人\(x,y\在H^{1}\中)可以检查一下\(g \ in \ mathcal{R}\)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\(L^{\infty}([0,1])中的\eta\)\(\gamma,\lambda:[0,1]\times[0,1]\到[0,\infty)\)通过\(eta(t)=e^{-(pit+6)}\),\(伽马(t,s)=\sin(1))\(\lambda(t,s)=e^{t-s}\).然后\(\eta^{*}=\frac{1}{e^{6}}),\(\gamma_{0}=\sin(1)\)\(\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\(L^{\infty}([0,1])中的\eta\)\(\gamma,\lambda:[0,1]\times[0,1]\到[0,\infty)\)通过\(eta(t)=frac{\pi}{e^{(t+16)}}\),\(\gamma(t,s)=e^{t-s}\)\(\lambda(t,s)=\log e^{\sin(\ln(\pi|t-s|+1))}\).然后\(\eta^{*}=\frac{\pi}{e^{16}}\),\(\gamma_{0}\leqe)\(\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}),\(\rho=\压裂{1}{2}\)\(\nu=\frac{1}{2}\).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)\(s(t)=0\)无论何时\(x\在Q^{c}\cap[0,1]\中)\(x=0).然后\(M_{1}=\sup_{t\in[0,1]}|k(t)|=1\),\(M_{2}=\sup_{t\in[0,1]}|s(t)|=1\)\(M_{3}=\sup_{t\in[0,1]}|h(t)|=\frac{\pi}{2}\)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\(λ(t,s)=frac{e^{2t-s}}{e}\)\(伽马(t,s)=0).然后\(\gamma_{0}=0\)\(\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)\(k(t)=0)无论何时\(x\在Q^{c}\cap[0,1]\中)\(g(t)=0)无论何时\(x在Q\cap[0,1]\中)\(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,\(M_{3}=\sup_{t\in[0,1]}|h(t)|=1\),\(M_{4}=\sup_{t\in[0,1]}|g(t)|=2\)\(M_{5}=\sup_{t\in[0,1]}|q(t)|=\frac{\pi}{2}\)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\(f{1}(t,x,y,w,v)=frac{3}{40}吨+\十一_{1} x个+\xi(西)_{2} 年+\十一_{3} 周+\xi(西)_{4} v(v)\)\(f_2}(t,x,y,w)=frac_2}{56}吨+\xi^{prime}_{1} x个+\xi^{prime}_{2} 年+\xi^{prime}_{3} 周\)为所有人\(I中的t)\(x,y,w,v\in\mathbb{R}\)。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。

工具书类

  1. Podlubny,I:分数微分方程。加州圣地亚哥学术出版社(1999)

    数学 谷歌学者 

  2. Samko,G,Kilbas,AA,Marichev,S:分数积分与导数:理论与应用。Gordon和Breach,Yverdon(1993)

    数学 谷歌学者 

  3. Kilbas,AA,Srivastava,MH,Trujillo,JJ:分数微分方程的理论与应用。《北荷兰数学研究》,第204卷(2006)

    数学 谷歌学者 

  4. 马金,RL:《生物工程中的分数微积分》,贝格尔出版社,雷丁(2006)

    谷歌学者 

  5. Baleanu,D,Diethelm,K,Scalas,E,Trujillo,JJ:分数微积分模型和数值方法。复杂性、非线性和混沌系列。《世界科学》,新加坡(2012年)

     数学 谷歌学者 

  6. Caputo,M,Fabrizio,M:无奇异核分数导数的新定义。掠夺。分形。不同。申请。1(2), 73-85 (2015)

    谷歌学者 

  7. Losada,J,Nieto,JJ:无奇异核的新分数导数的性质。掠夺。分形。不同。申请。1(2), 87-92 (2015)

    谷歌学者 

  8. Alsadei,A,Baleanu,D,Etemad,S,Rezapour,Sh:使用新的分数阶导数研究时间分数阶微分问题的耦合系统。J.功能。共享空间2016,文章ID 4626940(2016)

    数学科学网 谷歌学者 

  9. Atangana,A:关于新的分数阶导数及其在非线性Fisher反应扩散方程中的应用。申请。数学。计算。273(6), 948-956 (2016)

    数学科学网 谷歌学者 

  10. Atangana,A,Alkahtani,BT:无奇异核分数导数的Keller-Segel模型分析。17(6) ,4439-4453(2015)

    第条 数学科学网 数学 谷歌学者 

  11. Atangana,A,Nieto,JJ:RLC电路模型的无奇异核分数阶导数数值解。高级机械。工程师。7, 1-7 (2015)

    谷歌学者 

  12. Gomez-Aguilar,JF,Yepez-Martinez,H,Calderon Ramon,C,Cruz Orduna,I,Escobar Jimenez,RF,Olivares Peregrino,VH:通过分数导数对质量弹簧阻尼器系统进行建模,无论是否使用奇异核。17(9), 6289-6303 (2015)

    第条 数学科学网 数学 谷歌学者 

  13. Doungmo,G,Emile,F,Pene,MK,Mwambakana,JN:无奇异核分数导数岩石断裂模型中的重复。打开数学。13, 839-846 (2015)

    数学科学网 数学 谷歌学者 

  14. Al-Salti,N,Karimov,ET,Sadarangani,K:关于具有Caputo-Fabrizio分数阶导数的微分方程\(1<\beta\leq2)以及在质量-弹簧-阻尼器系统中的应用。掠夺。分形。不同。申请。2(4), 257-263 (2016)

    第条 谷歌学者 

  15. Miandaragh,MA,Postolache,M,Rezapour,Sh:广义不动点的一些近似结果α-压缩映射。科学。牛市。“Politeh”布哈尔大学。,序列号。A、 申请。数学。物理学。75(2), 3-10 (2013)

    数学科学网 数学 谷歌学者 

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致谢

作者对JJ Nieto教授和一位不知名的裁判的有益建议表示感谢,这些建议改进了本文的最终版本。第二和第三作者的研究得到了阿扎尔巴詹·沙希德·马达尼大学的支持。

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作者

通讯作者

与的通信杜米特鲁·巴利亚努.

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作者声明,他们没有相互竞争的利益。

作者的贡献

每位作者对本研究的每一部分都做出了平等的贡献,并批准了手稿的最终版本。

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Baleanu,D.、Mousalou,A.和Rezapour,S.研究涉及Caputo-Fabrizio导数的分数阶积分-微分方程近似解的新方法。Adv Differ等于 2017, 51 (2017). https://doi.org/10.1186/s13662-017-1088-3

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