我们使用的主要思想[6]为了在这项工作中取得成果。
众所周知,通过使用重复积分的柯西公式,我们得到
$$\开始{对齐}J^{n} u个(t) &=\下大括号{\int_{0}^{t=t_{n}}\int_}0}^}s=t_{n-1}}\int_{0{^{t_{n-2}}\cdots\int_{0}^{t_1}u(t_{0})\,dt_{0neneneep,dt_}1},\ldots,d(t_{n-2}),ds}_{n}\\&=frac{1}{(n-1)!}\int_{0}^{t} u个(s) (t-s)^{n-1}\,ds,\结束{对齐}$$
为所有人\(第1页),\(a,t\in\Bbb{R}\)和\(t>0).如果n个由正实数替换α和\(n-1)!\)通过它的概括\(\Gamma(\alpha)\),得到了分数算子的分数次积分公式\(J^{\alpha}u(t)=\frac{1}{\Gamma(\alpha)}\int_{0}^{t} u个(s) (t-s)^{\alpha-1}\,ds\),称为Riemann-Liouville分数阶积分α.
让我们考虑以下符号:
$$\开始{对齐}和{}^{CF}D^{\alpha^{[n]}}u(t):=\下大括号{^{CF{D^{alpha}\bigl[0]}u(t)=u(t,空格{26.5pt}(*)\\&\int_{0}^{t^{[n]}u^{t{n-2}}\cdots\int{0}^{t{1}}u(t{0})^{n} u个(t) ,\hspace{18pt}(**)\end{对齐}$$
和\(J)^{0}u(t) =\int_{0}^{t^{[0]}}u(s)\,ds:=u(t)\)。此外,我们定义
$$\begin{aligned}\bigl(a_{\alpha}+b_{\alpha}Ju(t)\bigr)^{[n]}={}&\biggl(a_}\alpha{+b_}\阿尔pha}\int_{0}^{t}u(s)\,ds\biggr){pmatrix}n\\0\结束{pmatrix}一个_{\字母}^{n} b条^{0}_{\alpha}\int_{0}^{t^{[0]}}u(s)\,ds+\开始{pmatrix}n\\1结束{pmatrix}一个_{\alpha}^{n-1}b_{\alpha}^{1}\int _{0}^{t^{[1]}}u(s)\,ds\\&{}+\cdots+\ begin{pmatrix}n\\n-1结束{pmatrix}a{\alpha}^{1}b{\alfa}^{n-1}\int_{0}^{t^{[n-1]}}u(s)\,ds+\开始{pmatrix}n\\结束{pmatrix}a{\alpha}^{0}b{\alfa}^{n}\int_{0}^{t^{[n]}}u(s)\,ds\\={}&\sum_{i=0}^}开始{pmatrix}n\\i结束{pmatrix}a{\alpha}^{n-i}b{\alfa}^{i}\int_{0}^{t^{[i]}u(s)\,ds \\={}&\sum_{i=0}^}开始{pmatrix}n\\i结束{pmatrix}a{alpha}^{n-i}b{alpha}^{i} J型^{i} u个(t) ●●●●。\结束{对齐}$$
下面我们介绍手稿的主要结果。
引理3.1
让
\(在H^{1}(0,1)中为u{1},v{1}\)
和
我
实数服从
\(\vert u_{1}(s)-v_{1neneneep(s)\vert\leq L\)
为所有人
\([0,1]\中的秒).因此,\(\垂直^{CF}D^{α^{[n]}}u_{1}(s)-{^{CF}D^{α_{[n]}}v_{1{s)\vert\leq\frac{(2-\alpha)^{n}}{(1-\alpha)^{2n}}L\)
为所有人
\([0,1]\中的秒).这个结果意味着
\(\垂直^{CF}D^{\alpha^{[n]}}u_{1}(s)\vert\leq\frac{(2-\alpha)^{n}}{(1-\alpha)^{2n}}L\)
为所有人
\([0,1]\中的秒)
无论何时
\(H^{1}(0,1)中的u_{1}\)
具有
\(\vert u_{1}(s)\vert\leq L\)
对一些人来说
\(L\geq0\)
以及所有
\([0,1]\中的秒).
引理3.2
让
\(在H^{1}(0,1)中为u{1},v{1}\)
具有
\(u{1}(0)=v{1}(0)\)
和
La实数实现
\(\vert u_{1}(s)-v_{1neneneep(s)\vert\leq L\)
为所有人
\([0,1]\中的秒).因此,\(\垂直^{立方英尺}D^{\alpha^{[n]}}u_{1}(s)-{^{CF}D^{\alpha^{[n]}v_{1}(s)\vert\leq\frac{1}{(1-\alpha^{2n}L\)
为所有人
\([0,1]\中的秒).这个结果意味着
\(\垂直^{CF}D^{\alpha^{[n]}}u_{1}(s)\vert\leq\frac{1}{(1-\alpha)^{2n}}L\)
为所有人
\([0,1]\中的秒)
无论何时
\(H^{1}(0,1)中的u_{1}\)
具有
\(u{1}(0)=0\)
和
\(\vert u_{1}(s)\vert\leq L\)
对一些人来说
\(L\geq0\)
以及所有
\([0,1]\中的秒).
引理3.3
让
\(C_{mathbb{R}}[0,1]\中的u{1},v{1}\)
而且有
\(L\geq0\)
令人满意的
\(\vert u_{1}(s)-v_{1neneneep(s)\vert\leq L\)
为所有人
\([0,1]\中的秒).因此,\(\垂直^{CF}一^{\alpha^{[n]}}u{1}(s)-{}^{CF}一^{\alpha^{[n]}}v_{1}(s)\vert\leq L\)
为所有人
\([0,1]\中的秒).
这个结果意味着\(\垂直^{立方英尺}I^{\alpha^{[n]}}u_{1}(s)\vert\leq L\)为所有人\([0,1]\中的秒)无论何时\(C_{\mathbb{R}}[0,1]\中的u)具有\(\vert u_{1}(s)\vert\leq L\)对一些人来说\(L\geq0\)以及所有\([0,1]\中的秒).
引理3.4
让
\(0<α<1)
和
\(u,v在H^{1}(0,1)中).这个问题
\(^{立方英尺}D^{\alpha^{[n]}}u(t)=v(t)\),\(u(0)=0),具有以下独特的解决方案:\(u(t)=(a{\alpha}+b{\alha}Jv(t))^{[n]}),哪里
\(^{CF}D^{\字母^{[n]}\)
由定义(∗).
证明
通过使用引理2.1对于\(^{CF}D^{\alpha}u(t)=v(t)\),我们得到\(u(t)=a{\alpha}v(t)+b{\alha}\int{0}^{t}v(s)\,ds\).也通过使用引理2.1对于\(^{CF}D^{\alpha^{[2]}}u(t)=v(t)\),我们获得\(^{CF}D^{\α}u(t)=a{\α{v(t)+b{\α\int_{0}^{t}v(s)\,ds\)因此,
$$开始{对齐}u(t)={}&a{\alpha}\biggl(a{\alpha}v(t)+b{\alba}\int_{0}^{t}v(s)\,ds\biggr)+b_{\alfa}\int_0}^{t}\bigl(a{\ alpha}v&a{\alpha}^{2}v(t)+2a{\alpha}b_{\alalpha}\int_{0}^{t}v(s)+b_{\alpha}\int_{0}^{t}v(s)\,ds\biggr)^{[2]。\结束{对齐}$$
假设\(u(t)=(a{\alpha}+b{\alha}Jv(t))^{[n]})是方程的解\(^{CF}D^{\alpha^{[n]}}u(t)=v(t)\)。我们证明了这一点\(u(t)=(a{\alpha}+b{\alha}Jv(t))^{[n+1]})是方程的解\(^{CF}D^{\alpha^{[n+1]}}u(t)=v(t)\).
如果\(^{CF}D^{\字母^{[n]}}(^{CF}D^{\alpha}u(t))=v(t)\),然后\(^{CF}D^{阿尔法}u(t)=(a{阿尔法}+b{阿尔法}Jv(t))^{[n]}因此,
$$开始{对齐}u(t)={}&a{\alpha}\bigl(a{\alpha}+b{\alalpha}Jv(t)\bigr)^{[n]}+b_{\alfa}\int_{0}^{t}\bigle{pmatrix}n\\0\结束{pmatrix}一个_{\字母}^{n} b条^{0}_{\alpha}\int_{0}^{t^{[0]}}v(s)\,ds+\开始{pmatrix}n\\1\end{pmatrix}a{\alpha}^{n-1}b{\alfa}^{1}\int_{0}^{t^{[1]}v(s)\,ds\\&{}+\cdots+\begin{pmatrix}n\\n-1结束{pmatrix}a{\alpha}^{1}b{\alfa}^{n-1}\int_{0}^{t^{[n-1]}v(s)\,ds+\开始{pmatrix}n\\结束{pmatrix}a{\alpha}^{0}b_{\alfa}^{n}\int_{0}^{t^{[n]}v(s)\,ds\Biggr]\\&{}+b_{\ alpha}\Biggl[\begin{pmatrix}n\\0\结束{pmatrix}一个_{\字母}^{n} b条^{0}_{\alpha}\int_{0}^{t^{[1]}}v(s)\,ds+\开始{pmatrix}n\\1\end{pmatrix}a{\alpha}^{n-1}b{\alfa}^{1}\int_{0}^{t^{[2]}v(s)\,ds\\&{}+\cdots+\begin{pmatrix}n\\n-1结束{pmatrix}a{\alpha}^{1}b{\alfa}^{n-1}\int_{0}^{t^{[n]}v(s)\,ds+\开始{pmatrix}n\\结束{pmatrix}a{\alpha}^{0}b_{\alfa}^{n}\int_{0}^{t^{[n+1]}v(s)\,ds\Biggr]\\={}&\begin{pmatrix}n\\0\结束{pmatrix}一个_{\alpha}^{n+1}b^{0}_{\alpha}\int_{0}^{t^{[0]}}v(s)\,ds+\left[\begin{pmatrix}n\\1\end{pmatrix}+\开始{pmatrix}n\\0\end{pmatrix}\right]a{\alpha}^{n}b_{\alfa}^{1}\int_{0}^{t^{[1]}}v(s)\,ds\\&{}+\cdots+\left[\begin{pmatrix}n\\n\end{pmatrix}+\开始{pmatrix}n\\n-1\end{pmatrix}\right]a{\alpha}^{1}b{\alfa}^{n}\int_{0}^{t^{[n]}v(s)\,ds+\开始{pmatrix}n\\结束{pmatrix}a{\alpha}^{0}b{\alfa}^{n+1}\int_{0}^{t^{[n+1]}v(s)\,ds\\={}&\开始{pmatrix}n+1\\0结束{pmatrix}a{\alpha}^{n+1}b^{0}_{\alpha}\int_{0}^{t^{[0]}}v(s)\,ds+\开始{pmatrix}n+1\结束{pmatrix}a{\alpha}^{n}b{\alfa}^{1}\int_{0}^{t^{[1]}}v(s)\,ds\\&{}+\cdots+\begin{pmatrix}n+1\n\end{pmatrix}+a{\alpha}^{1}b_{\alfa}^{n}\int_{0}^{t^{[n]}v(s)\,ds\\&{}+\开始{pmatrix}n+1\\n+1\end{pmatrix}a{\alpha}^{0}b{\alfa}^{n+1}\int_{0}^{t^{[n+1]}v(s)\,ds\\={}&\bigl(a{\alpha}+b{\阿尔法}Jv(t)\bigr)^{[n+1]}\end对齐}$$
等等\(u(t)=(a{\alpha}+b{\alha}\int_{0}^{t}v(s)\,ds)^{[n]}=(a}\alpha{+b{\ alpha}Jv(t))^{n]}\)为所有人保留n个. □
在最后的结果中,我们使用了一些符号,例如\(\nint_{0}^{t^{[n]}}u(s)\,ds\),由介绍(∗∗). 我们需要以下结果。
引理3.5
[17]
假设
\(t\in\Bbb{R}\),然后
\(e^{t}=\sum_{i=0}^{\infty}\frac{t^{i}{i!}\)
对于
\(0<\vert t\vert<\infty\),\(t\Pi_{i=1}^{\infty}(1-\frac{t^{2}}{i^{2{)=\operatorname{sin}t(正弦)\)
和
\(\Pi_{i=1}^{\infty}(1-\frac{4t^{2}}{(2i-1)^{2neneneep \Pi^{2{})=\operatorname{cos}吨\).
让\(\gamma,\lambda:[0,1]\times[0,1]\到[0,\infty)\)用表示两个连续映射\(\sup_{r\in I}\vert\int_{0}^{t}\lambda(r,s)\,ds\vert<\infty\)和\(\sup_{r\in I}\vert\int_{0}^{r}\gamma(r,s)\,ds\vert<\infty\)分别是。
让ϕ和φ是两个定义为\((φu)(r)=\int_{0}^{r}\gamma(r,s)u(s)\,ds\)和\((\varphi u)(r)=\int_{0}^{r}\lambda(r,s)u(s)\,ds\)分别是。让\(在L^{\infty}(I)中)具有\(\ta^{\ast}=\sup_{t\inI}\vert\eta(t)\vert\)和\(k,h)和克连续打开\([0,1]\)具有\(M_{1}=\sup_{t\in I}\vert k(t)\vert\),\(M_{2}=\sup_{t\in I}\vert h(t)\vert\)和\(M_{3}=\sup_{t\in I}\vert g(t)\vert\).放置\(\gamma{0}=\sup\vert\int_{0}^{t}\gamma(t,s)\,ds\vert\)和\(\lambda{0}=\sup\vert\int_{0}^{t}\lambda(t,s)\,ds\vert\)下面我们研究分数阶积分微分问题
$$\开始{对齐}^{CF}D^{\alpha^{[n]}}z(s)={}&\muk(s){}^{CF}D^{\beta^{[m]}}\bigl(z(s)+h(s){}^{CF}D^{\gamma^{[p]}}z(s)\大^{CF}一^{\θ^{[q]}}z(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}z(s)\bigr)\end{对齐}$$
(1)
具有\(z(0)=0\)在某些条件下,其中\(\mu>1\)和\(α、β、γ、θ、δ在(0,1)中)以及\(n,m,p,q,r\geq1).自\(^{CF}D^(H^{1}中的{\alpha^{[n]}}u)为所有人n个,右手也是。
定理3.6
让
\(f:[0,1]\times\Bbb{R}^{5}\ to \Bbb{R}\)
是一个连续函数,以便
$$\beign{aligned}&&bigl\vert f(t_{1},x_{1},y_{1},w_{1},u_{1},u_{2})-f\bigl(t_{1},x_{1}^{\prime},y_{1}^{\prime},w_{1}^{\prime},v_{1},v_{2}\bigr)\bigr\vert \\&&quad\leq\eta(t_{1})\bigl(\bigl\vert x_{1} -x_{1} ^{\prime}\bigr\vert+\bigl\vert y_{1} -年_{1} ^{\prime}\bigr\vert+\bigl\vert w_{1} -周_{1} ^{\prime}\bigr\vert+\vert u_{1} -v型_{1} \vert+\vert u_{2} -v型_{2} \vert\bigr)\end{对齐}$$
为所有人
\(I\中的t_{1}\)
和
\(在Bbb{R}中,x{1},y{1}.,w{1}.x{1{^{prime}.,y{1\prime},w{1',u{1},u{2},v{1},v{2}.).然后是所述的问题(1)在以下情况下具有近似解
\(δ=\eta^{*}(2+\gamma_{0}+\lambda_{0{+\frac{M_{3}}{(1-{\Delta})^{2r}})+{\mu}(\frac{M_{1} M(M)_{2} }{(1-{\gamma})^{2p}(1-}\beta}).
证明
让\(H^{1}\)配备有\(d(z,v)=\垂直z-v\垂直\)在X,因此\(\Vert z\Vert=\sup_{t\in I}\Vert z(t)\Vert\).让\(F:H^{1}\到H^{1\)是定义如下的映射:
$$\开始{对齐}(Fz)(t)={}&\biggl(a_{\alpha}+b_{\alpha}\int_{0}^{t}\bigl[\muk(s){}^{CF}D^{\beta^{[m]}}\bigl(z(s)+h(s){}^{立方英尺}D^{\gamma^{[p]}}z(s)\大^{CF}一^{\θ^{[q]}}z(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}z(s)\bigr)\biger]\,ds\biggr)^{[n]},\end{对齐}$$
哪里\(a{\alpha}\)和\(b_{\alpha}\)引理中介绍了2.1和符号\(^{立方英尺}I^{θ^{[q]}z(s)\)和\(^{CF}D^{\伽马^{[p]}}z(s)\)由介绍(∗)和(∗∗). 通过使用引理3.2和3.3,我们得到
$$\开始{aligned}&\bigl\vert\mu k(s){}^{CF}D^{\beta^{[m]}}\bigl(z(s)+h(s){}^{CF}D^{\gamma^{[p]}}z(s)\大^{CF}一^{\θ^{[q]}}z(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}z(s)\bigr)\\&\qquad{}-\mu k(s){}^{CF}D^{\beta^{[m]}}\bigl(v(s)+h(s){}^{CF}D^{\gamma^{[p]}}v(s)\bigr^{CF}一^{\θ^{[q]}}v(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}v(s)\bigr)\biger\vert\\&\quad\leq\mu\bigl\vert\bigl\ vert k(s)\ bigr\vert^{立方英尺}D^{\beta^{[m]}}\bigl(z(s)+h(s){}^{CF}D^{\gamma^{[p]}}z(s)\biger)-{}^{CF}D^{\beta^{[m]}}\bigl(v(s)+h(s){}^{CF}D^{\gamma^{[p]}}v(s)\bigr^{CF}一^{\θ^{[q]}}z(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}z(s)\bigr)\\&\qquad{}-f\bigl(s,v(s),(\phi v)(s),(\varphi v)(s),{}^{立方英尺}I^{\θ^{[q]}}v(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}v(s)\bigr)\biger\vert\\&\quad\leq\mu\bigl[\bigl\vert k(s)\ bigr\vert\bigl^{CF}D^{\beta^{[m]}}\bigl(z(s)-v(s)\bigr^{CF}D^{\beta^{[m]}}\bigl(^{CF}D^{\gamma^{[p]}}\bigl(z(s)-v(s)\bigr bigr\vert+\bigl\vert^{CF}一^{\θ^{[q]}}z(s)-{}^{CF}一^{\theta^{[q]}}v(s)\bigr\vert+\bigl\vert g(s)\ bigr\overt\bigl\ vert^{CF}D^{\增量^{[r]}}z(s)-{}^{CF}D^{\delta^{[r]}v(s)\bigr\vert\bigr]\\&\quad\leq\biggl[\eta^{*}\biggl(2+\gamma_{0}+\lambda_{0{+\frac{3}}{(1-{\delta})^{2r}}\bigr)+{\mu}\bigl(\frac}M_{1} M(M)_{2} }{(1-{\gamma})^{2p}(1-}\beta})_{2m}}+\frac{M_1}}{。\结束{对齐}$$
自\(z(0)=0),我们获得
$$开始{对齐}和\bigl\vert(Fz)(t)-(Fv)(t&\qquad{}+{\mu}\biggl(\frac{M_{1} M(M)_{2} }{(1-{\gamma})^{2p}(1-}\beta}){2m}}+\frac{M_1}}{$$
等等
$$开始{对齐}和\Vert Fz-Fv\Vert\\&\quad\leq(a_{\alpha}+b_{\alpha}_{1} 米_{2} }{(1-{\gamma})^{2p}(1-}\beta}$$
为所有人\(I中的t)和\(z,v在H^{1}中).定义映射\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\ infty()\)和\(\alpha:H^{1}\乘以H^{1\到[0,\infty)\)通过\(g(x{1},x{2},x{3},x{4},x{5})=\frac{\Delta}{9}(3x{1{2}+4x{3})和\(α(x,y)=1)为所有人\(x,y\在H^{1}\中)和\(x{1},\点,x{5}\在[0,\infty中)\)可以很容易地检查\(g\in\mathcal{R}\)此外,我们得出的结论是F类表示广义α-收缩图。来自定理2.2,我们得出结论F类具有近似不动点,它是(1). □
假设函数k个,秒,小时,克和q个限定于\([0,1]\)具有\(M_{1}=\sup_{t\in I}\vert k和\(M_{5}=\sup_{t\in I}\vert q(t)\vert<\infty\)现在我们讨论以下问题:
$$\开始{对齐}^{CF}D^{\alpha^{[n]}}u(r)={}&\lambdak(r){}^{CF}D^{\beta^{[m]}}u(r)+{\mu}s(r){}^{CF}一^{\rho^{[p]}}u(r)\\&{}+\sum_{i=0}^{\infty}\frac{^{CF}D^{\theta^{[i]}}f{1}(r,u(r),(\phiu)(r)和h(r){}^{CF}一^{\nu^{[q]}}u(r),g(r){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}u(r))}{i!}\\&{}+\int_{0}^{r}f{2}\Biggl(s,u(s),(\varphi u)(s){^{CF}D^{\gamma^{[i]}}u(s)}{d^{i}}\Biggr)\,ds\结束{aligned}$$
(2)
具有\(u(0)=0\)在某些条件下,其中\(\lambda,\mu\geq0),\(α、β、ρ、θ、nu、δ在(0,1)中),\(\vert\frac{1}{d(1-\gamma)^{2}}\vert<1\)和\(n,m,p,q,r,k\geq1).功能k个,秒,小时,克和q个也许不是连续的,但右手(2)应该是的成员\(H^{1}\)因为\(^{立方英尺}D^{\alpha^{[n]}}u\在H^{1}中).
定理3.7
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,因此
$$\begin{aligned}和\bigl\vert f_1}(t_1},x_1}、y_{1}、w_1}和v_1})-f_1}\bigl x{1}-x{1{^{\prime}\bigr\vert+\xi{2}\bigl\verty_1}-y{1}^{\prime}\bigr\vert+\xi_{3}\bigle\vert w_{1} -w个_{1} ^{\prime}\bigr\vert+\xi_{4}\bigl\vertv_1}-v_1}^{\prime}\bigr\vert,\\&\bigl\ vertf_2}(t_{1},x_1},y_1}bigr)\bigr\vert\\&\quad\leq\xi{1}^{prime}\bigl\vertx{1}-x{1{^{prime}\bigr\ vert+\xi{2}^{prime}\bigl\vertyy{1}-y{1{^{primer}\bigr\vert+\xi^{\prime}_{3}\bigl\vert w_{1} -w个_{1} ^{\prime}\bigr\vert\end{aligned}$$
对于一些非负实数
\(lambda,\mu,\xi{1},\xi{2},\ xi{3},\fi{4},\ti^{prime}{1},\fi^{prime}{2},\xi^{prime}{3}\)
以及所有
\(x{1},y_1},w_1}
和
\(I中的t).如果
\(δ=[\lambda\frac{M_1}}{(1-\beta)^{2m}}+\muM_2}+e^{frac{1}{{1}^{\素数}+\xi{2}^{\prime}\lambda{0}+\frac{\xi{3}^{素数}\,d(1-\gamma)^{2}M_{5}{d(1-\ gamma^{2}-1}]<1\),然后是所述的问题(2)具有近似解.
证明
让\(H^{1}\)配备有\(d(z,v)=\垂直z-v\垂直\),因此\(\Vert z\Vert=\sup_{t\in I}\Vert z(t)\Vert\).定义地图\(F:H^{1}\到H^{1\)通过
$$\开始{对齐}(Fz)(t)={}&\Biggl(a_{\alpha}+b_{\alpha}\int_{0}^{t}\Biggl[\lambda k(s){}^{立方英尺}D^{\beta^{[m]}}z(s)+{\mu}s(s){}^{CF}一^{\rho^{[p]}}z(s)\\&{}+\sum{i=0}^{\infty}\frac{^{CF}D^{\theta^{[i]}}f{1}(s,z(s),(\phiz)(s)和h(s){}^{CF}一^{\nu^{[q]}}z(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}z(s))}{i!}\\&{}+\int_{0}^{s}f{2}\bigl(r,z(r),(\varphiz)(r){^{CF}D^{\gamma ^{[i]}}z(r)}{d^{i}}\,dr\Biggr]\,ds\Biggr)^{[n]}。\结束{对齐}$$
通过使用引理3.2,3.3和3.5,我们得到
$$\开始{aligned}&\Biggl\vert\Biggl[\lambda k(s){}^{CF}D^{\beta^{[m]}}z(s)+{\mu}s(s){}^{CF}一^{\rho^{[p]}}z(s)\\&\qquad{}+\sum{i=0}^{\infty}\frac{^{CF}D^{\theta^{[i]}}f{1}(s,z(s),(\phiz)(s)和h(s){}^{CF}一^{\nu^{[q]}}z(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}z(s))}{i!}\\&\qquad{}+\int_{0}^{s}f{2}(r,z(r),(\varphiz)(r){^{CF}D^{\gamma^{[i]}}z(r)}{2^{i}}\,dr\Biggr]\\&\qquad{}-\Biggl[\lambdak(s){}^{CF}D^{\beta^{[m]}}v(s)+{\mu}s(s){}^{CF}一^{\rho^{[p]}}v(s)\\&\qquad{}+\sum{i=0}^{\infty}\frac{^{CF}D^{\theta^{[i]}}f{1}(s,v(s),(\phiv)(s)和h(s){}^{CF}一^{\nu^{[q]}}v(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}v(s)}{i!}\\&\qquad{}+\int_{0}^{r}f{2}(r,v(r),(\varphi v)(r){^{CF}D^{\gamma^{[i]}}v(r)}{d^{i}}\,dr\Biggr]\Biggr\vert\\&\quad\leq\lambda\bigl\vert k(s)\bigr\vert\bigl\vert^{立方英尺}D^{\beta^{[m]}}\bigl(z(s)-v(s)\bigr)\biger\vert+{\mu}\bigle\verts(s)\ bigr\vert\bigl\vert^{CF}一^{\rho^{[p]}}\bigl(z(s)-v(s)\biger)\bigr\vert\\&\qquad{}+\Biggl\vert\sum_{i=0}^{\infty}\frac{1}{i^{CF}一^{\nu^{[q]}}z(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}z(s)\大^{CF}一^{\nu^{[q]}}v(s),g(s){}^{CF}D^{\delta^{[r]}}v(s)\bigr)\bigr]\Biggr\vert\\&&\qquad{}+\int_{0}^{s}\Biggl\vert f_{2}(r,z(r),(\varphi z)(r),q(r)\sum_{i=0}^{infty}\frac{^{立方英尺}D^{\gamma^{[i]}}z(r)}{d^{i}}\\&\qquad{}-f{2}(r,v(r),(\varphi v)(r){^{CF}D^{\gamma^{[i]}v(r)}{d^{i}}\Biggr\vert\,dr\\&\quad\leq\lambda\frac{M_{1}}{(1-\beta)^{2m}}\Vertz-v\vert+\mu M_{2}\vert z-v\ vert\\&\qquad\}+\sum_{i=0}^{\infty}\frac}{1}{i!(1-\theta)^2i}}}\biggl(\xi_{1}\Vertz-v\vert+\xi_}2}\gamma_{0}\vert z-v\ vert+\ xi_{3}M_{3{3}\ Vertz-v\vert+/xi_{4}\ frac{M_{4{}{(1-\ delta)^{2r}}\Vert z-v\Vert\biggr)\\&\qquad{}+\xi_{1}^{prime}\Vert z-v\Vert+\xi_{2}^{prime}\lambda_{0}\Vertz-v\ Vert+\sum_{i=0}^{\infty}\frac{\xi_}3}^{\ prime}M_{5}{d^{i}(1-\gamma)^{2i}}quad=\biggl[\lambda\frac{M_1}}{(1-\beta)^{2m}}+\muM_2}+e^{frac{1}{+\xi{3}M_{3}+\xi_{4}\frac{M_{4{}{(1-\delta)^{2r}}\biggr)\\&\qquad{}+\xi{1}^{\prime}+\xi{2}^{\ prime}\lambda{0}+\frac}\xi{3}^{prime}\,d(1-\gamma)^{2}M_{5}{d(1-\ gamma^{2}-1}\biggr]\Vert z-v\Vert\\&\quad=\Delta\Vert z-v\Vet。\结束{对齐}$$
自\(z(0)=v(0)\),\(\vert(Fz)(t)-(Fv)(t)\vert\leq(a_{\alpha}+b_{\alpha}\int_{0}^{t}\Delta\vert z-v\vert\,ds)^{[n]}\)因此,\(\垂直Fz-Fv\垂直\leq\增量\垂直z-v\垂直\)为所有人\(I中的t)和\(z,v在H^{1}中).定义映射\(g:[0,\infty)^{5}\到[0,\ infty()\)和\(\alpha:H^{1}\乘以H^{1\到[0,\infty)\)通过\(g(x{1},x{2},x{3},x{4},x{5})=\frac{\Delta}{9}(3x{1{2}+4x{3})和\(α(x,y)=1)为所有人\(z,v在H^{1}中)和\(x{1},\点,x{5}\在[0,\infty中)\)可以很容易地检查\(g \ in \ mathcal{R}\)通过简单的计算,我们证明了F类表示广义α-收缩图。此外,从定理2.2,我们得出结论F类具有近似不动点,表示(2). □
下面我们展示两个示例。
示例3.1
让地图\(L^{infty}([0,1])中的\eta_{1}\)和\(\gamma{1},\lambda{1}:[0,1]\times[0,1]\到[0,\infty)\)是\(eta{1}(t)=\frac{e^{-(\pit+16)}}{2}\),\(\gamma{1}(t,s)=e^{t-s}\)和\(\lambda{1}(t,s)=e^{\operatorname{ln}(\vert 2t-s\vert+1)}\)。那么\(\eta^{*}=\frac{1}{2e^{16}},\gamma{0}\leqe)和\(\lambda_{0}\leqe^{\operatorname{ln}(3)}\)现在,把\(\mu=\frac{1}{e^{16}}\),\(\alpha=\frac{1}{3}\),\(β=\frac{1}{4},γ=\frac{3}{5}\),\(θ=frac{6}{7}),\(δ=frac{1}{2}\),\(n=61),\(m=3),\(p=2\),\(q=57)和\(r=73).让\(k{1}(t)=\运算符名称{sin}(t)\),\(h{1}(t)=\压裂{t-2}{2t+1}\)和\(g{1}(t)=\压裂{1}{2^{141}}\操作员姓名{tan}^{-1}(t)\)是两个函数。然后\(M_{1}=\sup_{t\in I}\vertk_{1{(t)\vert=1,M_{2}=\sop_{t\inI}\ verth_{1neneneep(t)\ vert=2\)和\(M_{3}=I}\vertg{1}(t)\vert=frac{\pi}{2^{142}}\)让我们讨论一下
$$\开始{对齐}^{CF}D^{\frac{1}{3}^{[61]}}u(t)={}&\frac}{e^{16}}\operatorname{sin}t(正弦)^{CF}D^{\压裂{1}{4}^{[3]}\biggl(u(t)+\压裂{t-2}{2t+1}^{CF}D^{\压裂{3}{5}^{[2]}}u(t)\biggr)\\&{}+\压裂{e^{-(\pit+16)}}{2}\biggl[2t+\frac{1}{8} u个(t) +\frac{5}{11}\int_{0}^{t}e^{t-s}u(s)\,ds+\int_}0}^{t} e(电子)^{\operatorname{ln}(\vert2t-s\vert+1)}u(s)\,ds\\&{}+\frac{1}{e^{6}}{}^{立方英尺}I^{\压裂{6}{7}^{[57]}}u(t)+\压裂{1}{2^{141}}\操作员姓名{tan}^{-1}(t){}^{CF}D^{\frac{1}{2}^{[73]}}u(t)\biggr]\end{aligned}$$
(3)
具有\(u(0)=0).让\(f(t{1},x{1}.,y{1}.w{1},u{1},u{2})=\frac{e^{-(\pit{1{+6)}}{2}在我们的情况下\(δ=[\eta^{*}(2+\gamma_{0}+\lambda_{0{+\frac{M_{3}}{(1-{\Delta})^{2r}})+{\mu}(\frac}M_{1} M(M)_{2} {(1-{\gamma})^{2p}(1-}\beta})现在使用定理3.6, (三)有一个近似解。
示例3.2
让\(\gamma_{1},\lambda\{1}:[0,1]\times[0,1]\到[0,\infty)\)是\(\gamma{1}(t,s)=\frac{t-s}{1+2t}\)和\(\lambda{1}(t,s)=\operatorname{sin}(t-s)e^{operatorname{ln}(\vert 2t-s\vert+1)}\)分别是。然后\(\gamma_{0}\leq1\)和\(\lambda_{0}\leqe^{\operatorname{ln}(3)}\).放置\(\lambda=压裂{2}{2{,}037}\),\(\mu=\frac{2}{421}\),\(α=frac{1}{4}\),\(β=frac{1}{2}\),\(\rho=\压裂{1}{2}\),\(θ=frac{1}{2}),\(\nu=\frac{1}{4}\),\(δ=frac{1}{4}\),\(\gamma=\frac{1}{2}\),\(n=7),\(m=3),\(p=2\),\(q=3),\(r=3\),\(d=12),\(\xi_{1}=\压裂{3}{6{,}041}\),\(\xi_{2}=\压裂{1}{5{,}920}\),\(\xi_{3}=\压裂{1}{803}\),\(\xi_{4}=\frac{1}{e^{18}}\),\(素数}{1}=frac{2}{10^{6}}),\(\xi^{\prime}{2}=\frac{e}{\pi^{11}})和\({xi^{\prime}_{3}={frac{1}{600})现在,考虑一下这些功能\(k(t)=ln(2+t)),\(s(t)=1),\(h(t)=1),\(g(t)=e^{\operatorname{sin}\pit}\),\(q(t)=压裂{1}{432})什么时候\(x\在{\mathbb{Q}}\cap[0,1]\中)和\(q(t)=0)什么时候\(x\在{\mathbb{Q}}^{c}\cap[0,1]\中).那么我们有\(M_{1}=\sup_{t\in I}\vert k(t)\vert=\ln3\),\(M_{2}=\sup_{t\ in I}\vert s(t)\vert=1\),\(M_{3}=\sup_{t\ in I}\vert h(t)\vert=1\),\(M_{4}=\sup_{t\in I}\vert g(t)\vert=e\)和\(M_{5}=\sup_{t\inI}\vertq(t)\vert=\frac{1}{432}\)现在,考虑积分微分问题
$$\开始{对齐}^{CF}D^{\压裂{1}{4}^{[7]}}z(t)={}&\压裂{2}{2{,}037}\操作员姓名{ln}(2+t){}^{CF}D^{\压裂{1}{2}^{[3]}z(t)+\压裂{2}{421}{}^{CF}一^{\frac{1}{2}^{[2]}}z(t)\\&{}+\sum{i=0}^{\infty}\frac}1}{i!}{}^{CF}D^{\压裂{1}{2}^{[i]}}\biggl(\压裂{2}{91}吨+\压裂{3}{6{,}041}z(t)+\压裂{1}{5{,{920}\int_{0}^{t}\frac{t-s}{1+2t}\,ds\\&{}+\压裂}1}{803}{}^{CF}一^{\frac{1}{4}^{[3]}z(t)+\frac}{e^{18}}e^{\operatorname{sin}\pit}(t){}^{CF}D^{\frac{1}{4}^{[3]}z(t)\biggr)\\&{}+\int_{0}^{t}\Biggl[s+\frac{2z(s)}{10^{6}+\frac}e}{\pi^{11}}\int_}0}^}s}\operatorname{sin}(t-s)e^{operatorname{ln}(\vert2s-r \vert+1)}z(r)\,dr \\&{}+\压裂{1}{600}平方(s) \sum_{i=0}^{\infty}\frac{^{CF}D^{\frac{1}{2}^{[i]}}z(s)}{12^{i}}\Biggr]\,ds\结束{aligned}$$
(4)
具有\(z(0)=0).让\(f{1}(t{1},x{1}.,y{1}.w{1},v{1})=frac{2}{91}吨_{1} +\frac{3}{6},}041}x_{1}+\frac{1}{5},}920}y_{1}+\frac{1}{803}周_{1} +\压裂{1}{e^{18}}v{1}\)和\(f{2}(t{1},x{1}.,y{1}.w{1})=t{1{2}{10^{6}}x{1{1}+\压裂{e}{pi^{11}}y{1{+\压裂}1}{600}宽_{1}1\)此外,
$$\begin{aligned}\Delta={}&\biggl[\lambda\frac{M_{1}}{(1-\beta)^{2m}}+\mu M_{2}+e^{frac{1}{(1-\Delta)^{2r}}\biggr)\\&{}+\xi{1}^{prime}+\xi{2}^{prime}\lambda{0}+\frac{xi{3}^{\prime},d(1-\gamma)^{2}-1}\biggr]\\<{}&0.179<1。\结束{对齐}$$
现在使用定理3.7,问题(4)具有近似解。