Published January 1, 2024 | Version v1
Publication

A new approach in handling one-dimensional time-fractional Schrödinger equations

  • 1. Al-Balqa Applied University
  • 2. Zarqa University
  • 3. Imam Abdulrahman Bin Faisal University

Description

Our aim of this paper was to present the accurate analytical approximate series solutions to the time-fractional Schrödinger equations via the Caputo fractional operator using the Laplace residual power series technique. Furthermore, three important and interesting applications were given, tested, and compared with four well-known methods (Adomian decomposition, homotopy perturbation, homotopy analysis, and variational iteration methods) to show that the proposed technique was simple, accurate, efficient, and applicable. When there was a pattern between the terms of the series, we could obtain the exact solutions; otherwise, we provided the approximate series solutions. Finally, graphical results were presented and analyzed. Mathematica software was used to calculate numerical and symbolic quantities.

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

Translated Description (Arabic)

كان هدفنا من هذه الورقة هو تقديم حلول سلسلة تقريبية تحليلية دقيقة لمعادلات شرودنجر الكسرية الزمنية عبر مشغل كابوتو الكسري باستخدام تقنية سلسلة الطاقة المتبقية لابلاس. علاوة على ذلك، تم تقديم ثلاثة تطبيقات مهمة ومثيرة للاهتمام واختبارها ومقارنتها بأربع طرق معروفة (تحلل أدوميان، واضطراب التماثل الظاهري، وتحليل التماثل الظاهري، وطرق التكرار المتغيرة) لإظهار أن التقنية المقترحة كانت بسيطة ودقيقة وفعالة وقابلة للتطبيق. عندما كان هناك نمط بين مصطلحات السلسلة، تمكنا من الحصول على الحلول الدقيقة ؛ وإلا، قدمنا حلول السلسلة التقريبية. وأخيرًا، تم عرض النتائج الرسومية وتحليلها. تم استخدام برنامج ماثماتيكا لحساب الكميات العددية والرمزية.

Translated Description (French)

Notre objectif de cet article était de présenter les solutions analytiques précises des séries approximatives aux équations de Schrödinger fractionnaires dans le temps via l'opérateur fractionnaire de Caputo en utilisant la technique des séries de puissance résiduelle de Laplace. En outre, trois applications importantes et intéressantes ont été données, testées et comparées à quatre méthodes bien connues (décomposition adomienne, perturbation homotopique, analyse homotopique et méthodes d'itération variationnelle) pour montrer que la technique proposée était simple, précise, efficace et applicable. Lorsqu'il y avait un modèle entre les termes de la série, nous pouvions obtenir les solutions exactes ; sinon, nous avons fourni les solutions de série approximatives. Enfin, des résultats graphiques ont été présentés et analysés. Le logiciel Mathematica a été utilisé pour calculer des quantités numériques et symboliques.

Translated Description (Spanish)

Nuestro objetivo de este artículo era presentar las soluciones analíticas precisas de series aproximadas a las ecuaciones de Schrödinger fraccionarias en el tiempo a través del operador fraccionario de Caputo utilizando la técnica de series de potencias residuales de Laplace. Además, se dieron, probaron y compararon tres aplicaciones importantes e interesantes con cuatro métodos bien conocidos (descomposición adomiana, perturbación de homotopía, análisis de homotopía y métodos de iteración variacional) para demostrar que la técnica propuesta era simple, precisa, eficiente y aplicable. Cuando había un patrón entre los términos de la serie, podíamos obtener las soluciones exactas; de lo contrario, proporcionábamos las soluciones aproximadas de la serie. Finalmente, se presentaron y analizaron los resultados gráficos. Se utilizó el software Mathematica para calcular cantidades numéricas y simbólicas.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نهج جديد في التعامل مع معادلات شرودنجر الكسرية الزمنية أحادية البعد
Translated title (French)
Une nouvelle approche dans le traitement des équations de Schrödinger à fraction de temps unidimensionnelles
Translated title (Spanish)
Un nuevo enfoque en el manejo de ecuaciones de Schrödinger unidimensionales fraccionarias en el tiempo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4392897101
DOI
10.3934/math.2024515

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Jordan

References

  • https://openalex.org/W1963563982
  • https://openalex.org/W1964894945
  • https://openalex.org/W1966553738
  • https://openalex.org/W1973352373
  • https://openalex.org/W1975383112
  • https://openalex.org/W1976349702
  • https://openalex.org/W1984533905
  • https://openalex.org/W2001357404
  • https://openalex.org/W2023079169
  • https://openalex.org/W2038581411
  • https://openalex.org/W2038678966
  • https://openalex.org/W2047073226
  • https://openalex.org/W2062298278
  • https://openalex.org/W2091361560
  • https://openalex.org/W2092444463
  • https://openalex.org/W2111217632
  • https://openalex.org/W2322549732
  • https://openalex.org/W2466433738
  • https://openalex.org/W2519963607
  • https://openalex.org/W2749335024
  • https://openalex.org/W2900600863
  • https://openalex.org/W2908453249
  • https://openalex.org/W2928571377
  • https://openalex.org/W2960702980
  • https://openalex.org/W3007381669
  • https://openalex.org/W3010771518
  • https://openalex.org/W3024925239
  • https://openalex.org/W3029070471
  • https://openalex.org/W3034548093
  • https://openalex.org/W3034766284
  • https://openalex.org/W3037097151
  • https://openalex.org/W3098159936
  • https://openalex.org/W3124607094
  • https://openalex.org/W3129949328
  • https://openalex.org/W3143583634
  • https://openalex.org/W3147527329
  • https://openalex.org/W3169898071
  • https://openalex.org/W3190788454
  • https://openalex.org/W4200461213
  • https://openalex.org/W4220683253
  • https://openalex.org/W4220817978
  • https://openalex.org/W4220859855
  • https://openalex.org/W4223962039
  • https://openalex.org/W4226337015
  • https://openalex.org/W4284713734
  • https://openalex.org/W4297910216
  • https://openalex.org/W4307703638
  • https://openalex.org/W4317623163
  • https://openalex.org/W4318993306
  • https://openalex.org/W4366087125
  • https://openalex.org/W4366090181
  • https://openalex.org/W4367556754
  • https://openalex.org/W4378837090
  • https://openalex.org/W4380048547
  • https://openalex.org/W4382726164
  • https://openalex.org/W4390696597
  • https://openalex.org/W4390782415