Published July 30, 2015 | Version v1
Publication Open

Systems of fractional Langevin equations of Riemann-Liouville and Hadamard types

  • 1. King Mongkut's University of Technology North Bangkok
  • 2. Centre of Excellence in Mathematics

Description

Fractional differential equations have been shown to be very useful in the study of models of many phenomena in various fields of science and engineering, such as physics, chemistry, biology, signal and image processing, biophysics, blood flow phenomena, control theory, economics, aerodynamics, and fitting of experimental data.Much of the work on the topic deals with the governing equations involving Riemann-Liouville-and Caputo-type fractional derivatives.Another kind of fractional derivative is the Hadamard type, which was introduced in 1892.This derivative differs from the aforementioned derivatives in the sense that the kernel of the integral in the definition of the Hadamard derivative contains a logarithmic function of arbitrary exponent.In the present paper we introduce a new class of boundary value problems for Langevin fractional differential systems.The Langevin equation is widely used to describe the evolution of physical phenomena in fluctuating environments.We combine Riemann-Liouville-and Hadamard-type Langevin fractional differential equations subject to Hadamard and Riemann-Liouville fractional integral boundary conditions, respectively.Some new existence and uniqueness results for coupled and uncoupled systems are obtained by using fixed point theorems.The existence and uniqueness of solutions is established by Banach's contraction mapping principle, while the existence of solutions is derived by using the Leray-Schauder's alternative.The obtained results are well illustrated with the aid of examples.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

وقد ثبت أن المعادلات التفاضلية الكسرية مفيدة للغاية في دراسة نماذج العديد من الظواهر في مختلف مجالات العلوم والهندسة، مثل الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا ومعالجة الإشارات والصور والفيزياء الحيوية وظواهر تدفق الدم ونظرية التحكم والاقتصاد والديناميكا الهوائية وتركيب البيانات التجريبية. ويتناول الكثير من العمل في هذا الموضوع المعادلات الحاكمة التي تنطوي على مشتقات كسور من نوع ريمان ليوفيل وكابوتو. نوع آخر من المشتقات الكسرية هو نوع هادامارد، الذي تم تقديمه في عام 1892. يختلف هذا المشتق عن المشتقات المذكورة أعلاه بمعنى أن نواة التكامل في تعريف مشتق هادامارد تحتوي على دالة لوغاريتمية للأس التعسفي. في هذه الورقة، نقدم فئة جديدة من مشكلات القيمة الحدية لأنظمة لانجيفين التفاضلية الجزئية. تستخدم معادلة لانجيفين على نطاق واسع لوصف تطور الظواهر الفيزيائية في البيئات المتقلبة. نحن نجمع بين المعادلات التفاضلية الجزئية من نوع ريمان- ليوفيل وهادامارد لانجيفين الخاضعة لشروط الحدود المتكاملة الجزئية لهادامارد وريمان- ليوفيل، على التوالي. يتم الحصول على بعض نتائج الوجود والتفرد الجديدة للأنظمة المقترنة وغير المقترنة باستخدام نظريات النقطة الثابتة. يتم تحديد وجود الحلول وتفردها من خلال مبدأ رسم خرائط انكماش بنك، في حين يتم اشتقاق وجود الحلول باستخدام بديل ليراي شودر. يتم توضيح النتائج التي تم الحصول عليها بشكل جيد بمساعدة الأمثلة.

Translated Description (French)

Les équations différentielles fractionnaires se sont révélées très utiles dans l'étude de modèles de nombreux phénomènes dans divers domaines de la science et de l'ingénierie, tels que la physique, la chimie, la biologie, le traitement du signal et de l'image, la biophysique, les phénomènes de circulation sanguine, la théorie du contrôle, l'économie, l'aérodynamique et l'ajustement des données expérimentales. Une grande partie du travail sur le sujet porte sur les équations gouvernantes impliquant les dérivés fractionnaires de type Riemann-Liouville et Caputo. Un autre type de dérivé fractionnaire est le type Hadamard, qui a été introduit en 1892.Ce dérivé diffère des dérivés susmentionnés en ce sens que le noyau de l'intégrale dans la définition du dérivé de Hadamard contient une fonction logarithmique d'exposant arbitraire.Dans le présent article, nous introduisons une nouvelle classe de problèmes de valeurs limites pour les systèmes différentiels fractionnaires de Langevin.L' équation de Langevin est largement utilisée pour décrire l'évolution des phénomènes physiques dans des environnements fluctuants.Nous combinons des équations différentielles fractionnaires de Langevin de type Riemann-Liouville et Hadamard soumises aux conditions intégrales fractionnaires de Hadamard et de Riemann-Liouville, respectivement.Un certain nombre de nouveaux résultats d'existence et d'unicité pour les systèmes couplés et non couplés sont obtenus en utilisant des théorèmes à virgule fixe.Les L'existence et l'unicité des solutions sont établies par le principe de cartographie des contractions de Banach, tandis que l'existence des solutions est dérivée en utilisant l'alternative de Leray-Schauder. Les résultats obtenus sont bien illustrés à l'aide d'exemples.

Translated Description (Spanish)

Las ecuaciones diferenciales fraccionarias han demostrado ser muy útiles en el estudio de modelos de muchos fenómenos en diversos campos de la ciencia y la ingeniería, como la física, la química, la biología, el procesamiento de señales e imágenes, la biofísica, los fenómenos del flujo sanguíneo, la teoría de control, la economía, la aerodinámica y el ajuste de datos experimentales. Gran parte del trabajo sobre el tema trata de las ecuaciones que rigen las derivadas fraccionarias de tipo Riemann-Liouville y Caputo. Otro tipo de derivada fraccionaria es el tipo Hadamard, que se introdujo en 1892. Esta derivada difiere de las derivadas mencionadas anteriormente en el sentido de que el núcleo de la integral en la definición de la derivada de Hadamard contiene una función logarítmica de exponente arbitrario. En el presente documento presentamos una nueva clase de problemas de valor de límite para los sistemas diferenciales fraccionarios de Langevin. La ecuación de Langevin se utiliza ampliamente para describir la evolución de los fenómenos físicos en entornos fluctuantes. Combinamos las ecuaciones diferenciales fraccionarias de Riemann-Liouville y de Langevin de tipo Hadamard sujetas a las condiciones de límite integral fraccionario de Hadamard y Riemann-Liouville, respectivamente. Algunos resultados nuevos de existencia y singularidad para sistemas acoplados y desacoplados se obtienen mediante el uso de teoremas de punto fijo. la existencia y singularidad de las soluciones se establece mediante el principio de mapeo de contracción de Banach, mientras que la existencia de soluciones se deriva utilizando la alternativa de Leray-Schauder. Los resultados obtenidos se ilustran bien con la ayuda de ejemplos.

Files

s13662-015-0566-8.pdf

Files (1.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5cf6c2f7d5adaaa0404e488e07358937
1.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أنظمة معادلات لانجيفين الكسرية لأنواع ريمان- ليوفيل وهادامارد
Translated title (French)
Systèmes d'équations fractionnaires de Langevin de type Riemann-Liouville et Hadamard
Translated title (Spanish)
Sistemas de ecuaciones de Langevin fraccionarias de los tipos Riemann-Liouville y Hadamard

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1829735595
DOI
10.1186/s13662-015-0566-8

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1454301189
  • https://openalex.org/W1498729261
  • https://openalex.org/W1530054495
  • https://openalex.org/W1989725258
  • https://openalex.org/W1992170926
  • https://openalex.org/W2003311770
  • https://openalex.org/W2008874969
  • https://openalex.org/W2015349043
  • https://openalex.org/W2017284163
  • https://openalex.org/W2021733157
  • https://openalex.org/W2024302620
  • https://openalex.org/W2025851969
  • https://openalex.org/W2029912195
  • https://openalex.org/W2047041501
  • https://openalex.org/W2059361098
  • https://openalex.org/W2064681246
  • https://openalex.org/W2067886224
  • https://openalex.org/W2086604585
  • https://openalex.org/W2092435856
  • https://openalex.org/W2111217632
  • https://openalex.org/W2120002133
  • https://openalex.org/W2166104434
  • https://openalex.org/W2787959293
  • https://openalex.org/W3021966610
  • https://openalex.org/W4230923404
  • https://openalex.org/W4236369371
  • https://openalex.org/W4237844826
  • https://openalex.org/W4244854774
  • https://openalex.org/W4247953052