Kesirli analiz, matematiksel analiz'in bir koludur. Kesirli analiz, D = d/dx ile gösterilen türev işlemcisi'nin ve J ile gösterilen 'nin kuvvetlerinin reel sayı veya karmaşık sayı değerler olabilme olanaklarını inceler.
Bu bağlamda bir üst cümlede kullanılan kuvvetleri terimi, doğrusal bir operatörün bir fonksiyona f 2(x) = f(f(x)) şeklinde peşpeşe uygulanmasını ifade eder.
Kesirli diferansiyel denklemler, diferansiyel denklemlerin kesirli analiz uygulanması yoluyla elde edilen bir genellemesidir.
Kesirli türevin doğası
Kesirli türevde diğer bir önemli nokta ise bir x noktasının tam sayı olmasının yalnızca yerel özellik olduğu; tam sayı olmayan durumlarda ise bir şekilde,tam sayı-kuvvet türev yapacak şekilde x a çok yakın f'in değerlerine bağlı bir f fonksiyonunun x'teki kesirli türevleri olduğunu söyleyemeyiz. Bu nedenle teorinin fonksiyon hakkında daha ileri bilgi içeren, sınır koşullarının bazı çeşitlerini içermesi beklenmektedir.
Bir mecaz kullanmak gerekirse kesirli türev, at gözlüklerini çıkartmayı gerektirir. Bildiğimiz kadarıyla böyle bir teorinin varlığı için ilk olarak, konunun temelleri 1832'deki notlarında atılmıştır.
Artık, a dereceli bir fonksiyonun kesirli türevi genellikle Fourier veya integral dönüşümleri vasıtasıyla tanımlanmaktadır.
Sezgisel irdeleme
Burada oldukça doğal bir soru bir H işlemci'sinin var veya yarı-türev nin olup olmadigidir böylece
- .
böyle bir işleç olduğu ortaya çıkıyor ve gerçekten herhangi a > 0 için burada var olan bir P işleci
- ,
veya dny/dxn'tanımı ile tutulan yöntem n nin tüm gerçek değerlerine uzanabilir.
Diyelimki f(x) ,x > 0 için tanımlı bir fonksiyon olsun.0 dan x a tanımlı bu form:
- .
olarak kodlanir ve
- ,
ise bu süreci yineler veya isteğe göre uzatılabilir.Tekrarlı integrasyon için Cauchy formülü:
Gerçek n için bir genelleme basit bir yol içinde yer alır. Faktöriyel fonksiyonunun kullanarak ayrık doğasını ortadan kaldırmak bize integral işlemcinin kesirli uygulamaları için doğal bir aday verir.
Bu, aslında iyi tanımlanmış bir operatördür. Bunu basitçe göstermek için J operatörü doyurucudur
Kanıtlama son adımda biz entegrasyon sırasını değiş tokuş ve t entegrasyonundan burada faktör f (s) çıkarılır. r değişken değiştirme tarafından tanımlanan t = s + (x − s)r,
İçsel integral beta fonksiyonu bunun aşağıdaki tatmin edici özelliğidir :
Denklemin içine geriye koyma
α ve βnın birbirinin yerine kullanılabilmesi J operatörü içinde uygulandığı sıranın ilgisiz ve ispatı tamamlar olduğunu gösterir.
Bu ilişkililiğe kesirli diferintegral operatörlerin yarı grup özelliği denir. Ne yazık ki türev operatörü D için karşılaştırılabilir süreç çok daha karmaşık, ancak gösterilebilir ki D genel içinde ne değişmeli ne de eklemelidir.[]
Bir temel kuvvet fonksiyonun kesirli türevi
varsayalımki f(x) bir formun tek terimlisi(monomiali)dir
İlk türev genel olarak
Bu tekrarlama daha genel sonuç verir
Yukarıdan gama fonksiyonu ile faktöriyel değiştirildikten sonra, bizi şuna götürür
- for
için ve ,
olarak fonksiyonunun yarı türevini elde ederiz
Bu süreci veren tekrarlama
Nitekim beklenen sonuçlar verecek şekilde
Negatif tam sayı kuvveti k için, gama fonksiyonu tanımsız ve aşağıdaki ilişkiyi kullanmak zorunda
- for
Yukarıdaki diferansiyel operatörün bu uzantısı sadece gerçek güçlere kısıtlı örneğin, 2'nci türevi veren (1 − i)inci türevin, ayrıca a için
negatif değerler bağlamında integral veren fark olması gerekmez.
Genel bir fonksiyon f(x) ve 0 < α < 1 için, tam kesirli türev
dir keyfi α,için dolayısıyla gama fonksiyonu böyle bileşen için tanımlanamaz ve gerçek kısmı bir negatif tam sayıdır, Bu uygulama için gerekli kesirli türev sonrası
tam sayı türevi gerçekleştirilmiştir. Örneğin,
Laplace dönüşümü
Ayrıca sorudan Laplace dönüşümü
- yoluyla alınabilir
ve
vs, ters laplace;
- .
örneğin beklenildiği gibi
dir.Yani, evrişim kuralı ile
- dir.
ve özetle p(x) = xα − 1 için şunu buluruz
Yukarıdakiler Cauchy tarafından bize verilmiştir.
Laplace nispeten az sayıda fonksiyonlar üzerinde "iş" dönüştürür, ancak sık sık kesirli diferansiyel denklemlerin çözümü için yararlıdır.
Kesirli integraller
Riemann–Liouville kesirli integrali
Kesirli analizin klasik formu tarafından veriliyor, bu esasen yukarıda tanımlanmıştır. Teori için (bir periyod sonra yinelenen 'sinir değerler' içerir) . Bu üzerinde tanımlanıyor ve Fourier katsayılarının kaybolması gereklidir (böylece, 0 için üzerindeki fonksiyonlar integrallerin evrimi için uygulanıyor).
karşıtlığı ile integralin yerine türev ile başlıyor.
Hadamard kesirli integrali
Hadamard kesirli integral'i J. Hadamard tarafından tanıtılmış ve formül aşağıda verilmiştir,
t > a içindir
Kesirli türevler
Klasik Newton türevleri gibi, bir kesirli türev bir kesirli integrali üzerinden tanımlanamaz
Riemann–Liouville kesirli türevi
Karşılık gelen türev diferansiyel operatörler için Lagrange kuralı kullanılarak, (n − α) derecenin integrali üzerinden n-inci dereceli türev hesaplanır, α dereceli türevi elde edilir. Bu n ifadesinin önemi α dan büyük tam sayıya yakındır
Caputo kesirli türevi
Kesirli türevleri hesaplamak için başka bir seçenek;1967 makalesinde M. Caputo tarafından tanıtılan Caputo kesirli türevidir. Caputo'nun tanımlaması kullanılarak diferansiyel denklem çözerken Riemann Liouville kesirli türev aksine, bu kesirli mertebeden başlangıç koşullarını tanımlamaya gerek yoktur. Aşağıdaki gibi Caputo tanımı gösterilmiştir.
Genelleme
Erdélyi–Kober işlemcisi
bir integral işlemci olup ve tarafından 1940'ta tanıtıldı ve aşağıdaki gibi verilir:
bunun genellemesi ve .Yeni bir genelleme ise aşağıdadır ve bununh genellemesi Riemann-Liouville kesirli integrali ve Hadamard kesirli integralidir. Bu ile x > a için verilen
Fonksiyonel hesap
fonksiyonel analizin konuları içinde, fonksiyonların f(D) daha genel kuvvetlerinde içindeki çalışmalardır. teorisi D'nin kuvvetlerini ayrıca düşünmemizi sağlar. Ortaya çıkan operatörler örnekleridir; ve yüksek boyutlar için klasik teorinin genelleştirilmesine teorisi denir. Böylece bu çağdaş tutarlı teoride bir sayıdır ve bununla birlikte kesirli hesap tartışılabilir. Ayrıca , Kober 1940, Erdélyi & 1950–51 'nin teorisi içinde önemlidir
Uygulamalar
Kesirli kütle korunumu
Tanıtım olarak Wheatcraft ve Meerschaert (2008) tarafından, kütle denkleminin bir kesirli korunumu kontrol hacmi sıvı akışını modellemek için gerekli olduğunda heterojenliğin ölçeğine göre yeterince büyük değildir ve kontrol hacmi içinde akı olduğunda doğrusal değildir. Başvuru yapılan yazıda, sıvı akışı için kütle denkleminin kesirli korumasi :
Kesirli adveksiyon dağılım denklemi
Bu denklemin, heterojen gözenekli ortam içinde kirletici akışı modellemek için kullanışlı olduğu gösterilmiştir.
Zaman-uzay kesirli difüzyon denklemi modelleri
Karmaşık ortamda anormal difüzyon süreçleri kesirli-dereceli difüzyon denklem modelleri kullanılarak karakterize edilebilir. Zaman türevi terimi uzun süre ağır kuyruk çürümesi ve yerel olmayan difüzyon için uzay türevine karşılık gelir. Uzay-zaman kesirli difüzyon yönetim denklemi olarak yazılabilir.
Kesirli türevin basit bir uzantısı değişken dereceli kesirli türev, α, β ifadeleri α(x, t), β(x, t) içinde değişir. Anormal difüzyon modelleme uygulamaları için kaynak bulunabilir.
Yapısal sönümleme modelleri
Kesirli türevler polimerler gibi bazı malzeme türlerinde modellemek için kullanılır.
Karmaşık ortam için akustik dalga denklemleri
Kompleks ortamlarda, örneğin biyolojik dokuda akustik dalgaların yayılımı, yaygın bir frekans-güç yasalarına uymanın zayıflaması anlamına gelir. Bu tür olgular, kesirli zaman türevlerini içeren nedensel bir dalga denklemi kullanılarak tarif edilebilir:
Ayrıca buradaki referanslara bakınız. Bu tür modeller birden fazla gevşeme fenomeni ölçülen karmaşık ortamlarda zayıflama doğuran, yaygın olarak tanınan hipotez ile bağlantılıdır. Bu bağlantı ayrıca içindeki tanım ve araştırma makalesinde, ayrıca yazılıdır.
Kuantum teorisinde kesirli Schrödinger denklemi
nin tarafından incelenen bir temel denkleminin formu aşağıdaki gibidir:
burada dalga fonksiyonu denkleminin çözümü olması için verilen bir ψ(r, t) - kuantum mekaniksel parçacık için r olasılık genliği var t herhangi verilen zaman ve ħ .Potansiyel enerji fonksiyonu sistemi üzerinden V(r, t) bağımlıdır.
Ayrıca, Δ = ∂2/∂r2 ve Dα fiziksel ile bir skala sabitidir.[Dα] = erg1 − α·cmα·sec−α, (m kütlenin parçacığı için α = 2 de, D2 = 1/2m) ve (−ħ2Δ)α/2 işlemci is the 3-boyutlu kesirli kuantum Riesz türevi ile tanımlanır
Kesirli Schrödinger denkleminde α indisi Lévy indisi, 1 < α ≤ 2.
Ayrıca bakınız
- Diferintegral
- Diferansiyel denklem
- Kesirli fourier dönüşümü
Notlar
- ^ For the history of the subject, see the thesis (in French): Stéphane Dugowson, Les différentielles métaphysiques 9 Ocak 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde . (histoire et philosophie de la généralisation de l'ordre de dérivation), Thèse, Université Paris Nord (1994)
- ^ Bologna, Mauro, (PDF), Universidad de Tarapaca, Arica, Chile, 17 Ekim 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi, erişim tarihi: 8 Nisan 2014
- ^ Hadamard, J., Essai sur l'étude des fonctions données par leur développement de Taylor, Journal of pure and applied mathematics, vol. 4, no. 8, pp. 101–186, 1892.
- ^ Caputo, Michel (1967). "Linear model of dissipation whose Q is almost frequency independent-II". Geophys. J. R. Astr. Soc. Cilt 13. ss. 529-539.
- ^ "Katugampola, U.N., New Approach To A Generalized Fractional Integral, Appl. Math. Comput. Vol 218, Issue 3, 1 October 2011, pages 860–865". 24 Eylül 2015 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 8 Nisan 2014.
- ^ Wheatcraft, S., Meerschaert, M., (2008). "Fractional Conservation of Mass." Advances in Water Resources 31, 1377–1381.
- ^ Benson, D., Wheatcraft, S., Meerschaert, M., (2000). "Application of a fractional advection-dispersion equation." Water Resources Res 36, 1403–1412.
- ^ Benson, D., Wheatcraft, S., Meerschaert, M., (2000). "The fractional-order governing equation of Lévy motion." Water Resources Res 36, 1413–1423.
- ^ Benson, D., Schumer, R., Wheatcraft, S., Meerschaert, M., (2001). "Fractional dispersion, Lévy motion, and the MADE tracer tests." Transport Porous Media 42, 211–240.
- ^ Metzler, R., Klafter, J., (2000). "The random walk's guide to anomalous diffusion: a fractional dynamics approach." Phys. Rep., 339, 1-77.
- ^ Chen, W., Sun, H.G., Zhang, X., Korosak, D., (2010). "Anomalous diffusion modeling by fractal and fractional derivatives." Computers and Mathematics with Applications, 59(5), 1754-1758. [1] 24 Eylül 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- ^ Sun, H.G., Chen, W., Chen, Y.Q., (2009). "Variable-order fractional differential operators in anomalous diffusion modeling." Physica A, 2009, 388: 4586-4592.[2] 24 Eylül 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- ^ Nolte, Kempfle and Schäfer (2003). "Does a Real Material Behave Fractionally? Applications of Fractional Differential Operators to the Damped Structure Borne Sound in Viscoelastic Solids", Journal of Computational Acoustics (JCA), Volume 11, Issue 3.
- ^ S. Holm and S. P. Näsholm, "A causal and fractional all-frequency wave equation for lossy media," Journal of the Acoustical Society of America, Volume 130, Issue 4, pp. 2195–2201 (October 2011)
- ^ S. P. Näsholm and S. Holm, "Linking multiple relaxation, power-law attenuation, and fractional wave equations," Journal of the Acoustical Society of America, Volume 130, Issue 5, pp. 3038-3045 (November 2011).
- ^ S. P. Näsholm and S. Holm, "On a Fractional Zener Elastic Wave Equation," Fract. Calc. Appl. Anal. Vol. 16, No 1 (2013), pp. 26-50, DOI: 10.2478/s13540-013--0003-1 Link to e-print 6 Ağustos 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- ^ N. Laskin, (2000), Fractional Quantum Mechanics and Lévy Path Integrals. Physics Letters 268A, 298-304.
- ^ N. Laskin, (2002), Fractional Schrödinger equation, Physical Review E66, 056108 7 pages 15 Temmuz 2012 tarihinde Archive.is sitesinde arşivlendi. (also available online: http://arxiv.org/abs/quant-ph/0206098 6 Ekim 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde .)
Kaynakça
- Fractional Integrals and Derivatives: Theory and Applications, by Samko, S.; Kilbas, A.A.; and Marichev, O. Hardcover: 1006 pages. Publisher: Taylor & Francis Books.
- Theory and Applications of Fractional Differential Equations, by Kilbas, A. A.; Srivastava, H. M.; and Trujillo, J. J. Amsterdam, Netherlands, Elsevier, February 2006. ()
- An Introduction to the Fractional Calculus and Fractional Differential Equations, by Kenneth S. Miller, Bertram Ross (Editor). Hardcover: 384 pages. Publisher: John Wiley & Sons; 1 edition (May 19, 1993).
- The Fractional Calculus; Theory and Applications of Differentiation and Integration to Arbitrary Order (Mathematics in Science and Engineering, V), by Keith B. Oldham, Jerome Spanier. Hardcover. Publisher: Academic Press; (November 1974).
- Fractional Differential Equations. An Introduction to Fractional Derivatives, Fractional Differential Equations, Some Methods of Their Solution and Some of Their Applications., (Mathematics in Science and Engineering, vol. 198), by Igor Podlubny. Hardcover. Publisher: Academic Press; (October 1998)
- by F. Mainardi, Imperial College Press, 2010. 368 pages.
- Fractional Dynamics: Applications of Fractional Calculus to Dynamics of Particles, Fields and Media. by V.E. Tarasov, Springer, 2010. 450 pages.
- Fractional Derivatives for Physicists and Engineers 22 Kasım 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde . by V.V. Uchaikin, Springer, Higher Education Press, 2012, 385 pages.
- Fractional Calculus - An Introduction for Physicists 14 Ekim 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde . by R. Herrmann, World Scientific, Singapore 2014. 500 pages.
- Fractals and quantum mechanics, by N. Laskin. Chaos Vol.10, pp. 780–790 (2000). (http://link.aip.org/link/?CHAOEH/10/780/1 [])
- Fractals and Fractional Calculus in Continuum Mechanics, by A. Carpinteri (Editor), F. Mainardi (Editor). Paperback: 348 pages. Publisher: Springer-Verlag Telos; (January 1998).
- Physics of Fractal Operators, by Bruce J. West, Mauro Bologna, Paolo Grigolini. Hardcover: 368 pages. Publisher: Springer Verlag; (January 14, 2003).
- Fractional Calculus and the Taylor-Riemann Series, Rose-Hulman Undergrad. J. Math. Vol.6(1) (2005).
- Operator of fractional derivative in the complex plane, by Petr Zavada, Commun.Math.Phys.192, pp. 261–285,1998. DOI:10.1007/s002200050299 (available online[] or as the arXiv preprint 5 Nisan 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde .)
- Relativistic wave equations with fractional derivatives and pseudodifferential operators, by Petr Zavada, Journal of Applied Mathematics, vol. 2, no. 4, pp. 163–197, 2002. DOI:10.1155/S1110757X02110102 (available or as the arXiv preprint28 Ekim 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde .)
- Fractional differentiation by neocortical pyramidal neurons, by Brian N Lundstrom, Matthew H Higgs, William J Spain & Adrienne L Fairhall, Nature Neuroscience, vol. 11 (11), pp. 1335 – 1342, 2008. DOI:10.1038/nn.2212 (abstract 19 Ağustos 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde .)
- Equilibrium points, stability and numerical solutions of fractional-order predator-prey and rabies models, by Ahmed E., A.M.A. El-Sayed, H.A.A. El-Saka. 2007. Jour. Math. Anal. Appl. 325,452.
- Kober, Hermann (1940). "On fractional integrals and derivatives". The Quarterly Journal of Mathematics (Oxford Series). 11 (1). ss. 193-211. doi:10.1093/qmath/os-11.1.193.
- (1950–51). "On some functional transformations". Rendiconti del Seminario Matematico dell'Università e del Politecnico di Torino. Cilt 10. ss. 217-234. MR 0047818.
- by J.T. Machado, V. Kiryakova, F. Mainardi,
Dış bağlantılar
- Eric W. Weisstein. "Fractional Differential Equation." 27 Mart 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde . From MathWorld — A Wolfram Web Resource.
- MathWorld - Fractional calculus 16 Eylül 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- MathWorld - Fractional derivative 12 Kasım 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Fractional Calculus at MathPages
- Specialized journal: Fractional Calculus and Applied Analysis 24 Şubat 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Specialized journal: Fractional Differential Equations (FDE)
- Specialized journal: (ISSN 2218-3892)
- www.nasatech.com 1 Aralık 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- (Broken Link)
- Igor Podlubny's collection of related books, articles, links, software, etc. 13 Mayıs 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- GigaHedron - Richard Herrmann's collection of books, articles, preprints, etc. 31 Ekim 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- s.dugowson.free.fr 9 Ocak 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- History, Definitions, and Applications for the Engineer29 Ekim 2005 tarihinde Wayback Machine sitesinde . (PDF), by Adam Loverro,
- Fractional Calculus Modelling 17 Nisan 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Introductory Notes on Fractional Calculus6 Ocak 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- The CRONE (R) Toolbox, a Matlab and Simulink Toolbox dedicated to fractional calculus, which is freely downloadable
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Kesirli analiz matematiksel analiz in bir koludur Kesirli analiz D d dx ile gosterilen turev islemcisi nin ve J ile gosterilen nin kuvvetlerinin reel sayi veya karmasik sayi degerler olabilme olanaklarini inceler Bu baglamda bir ust cumlede kullanilan kuvvetleri terimi dogrusal bir operatorun bir fonksiyona f 2 x f f x seklinde pespese uygulanmasini ifade eder Kesirli diferansiyel denklemler diferansiyel denklemlerin kesirli analiz uygulanmasi yoluyla elde edilen bir genellemesidir Kesirli turevin dogasiKesirli turevde diger bir onemli nokta ise bir x noktasinin tam sayi olmasinin yalnizca yerel ozellik oldugu tam sayi olmayan durumlarda ise bir sekilde tam sayi kuvvet turev yapacak sekilde xa cok yakin f in degerlerine bagli bir f fonksiyonunun x teki kesirli turevleri oldugunu soyleyemeyiz Bu nedenle teorinin fonksiyon hakkinda daha ileri bilgi iceren sinir kosullarinin bazi cesitlerini icermesi beklenmektedir Bir mecaz kullanmak gerekirse kesirli turev at gozluklerini cikartmayi gerektirir Bildigimiz kadariyla boyle bir teorinin varligi icin ilk olarak konunun temelleri 1832 deki notlarinda atilmistir Artik a dereceli bir fonksiyonun kesirli turevi genellikle Fourier veya integral donusumleri vasitasiyla tanimlanmaktadir Sezgisel irdelemeBurada oldukca dogal bir soru bir H islemci sinin var veya yari turev nin olup olmadigidir boylece H2f x Df x ddxf x f x displaystyle H 2 f x Df x dfrac d dx f x f x boyle bir islec oldugu ortaya cikiyor ve gercekten herhangi a gt 0 icin burada var olan bir P isleci Paf x f x displaystyle P a f x f x veya dny dxn tanimi ile tutulan yontem n nin tum gercek degerlerine uzanabilir Diyelimki f x x gt 0 icin tanimli bir fonksiyon olsun 0 dan x a tanimli bu form Jf x 0xf t dt displaystyle Jf x int 0 x f t dt olarak kodlanir ve J2f x 0x Jf t dt 0x 0tf s ds dt displaystyle J 2 f x int 0 x Jf t dt int 0 x left int 0 t f s ds right dt ise bu sureci yineler veya istege gore uzatilabilir Tekrarli integrasyon icin Cauchy formulu Jnf x 1 n 1 0x x t n 1f t dt displaystyle J n f x 1 over n 1 int 0 x x t n 1 f t dt Gercek n icin bir genelleme basit bir yol icinde yer alir Faktoriyel fonksiyonunun kullanarak ayrik dogasini ortadan kaldirmak bize integral islemcinin kesirli uygulamalari icin dogal bir aday verir Jaf x 1G a 0x x t a 1f t dt displaystyle J alpha f x 1 over Gamma alpha int 0 x x t alpha 1 f t dt Bu aslinda iyi tanimlanmis bir operatordur Bunu basitce gostermek icin J operatoru doyurucudur Ja Jbf x Jb Jaf x Ja bf x 1G a b 0x x t a b 1f t dt displaystyle J alpha J beta f x J beta J alpha f x J alpha beta f x 1 over Gamma alpha beta int 0 x x t alpha beta 1 f t dt Kanitlama Ja Jbf x 1G a 0x x t a 1 Jbf t dt 1G a G b 0x 0t x t a 1 t s b 1f s dsdt 1G a G b 0xf s sx x t a 1 t s b 1dt ds displaystyle begin aligned J alpha J beta f x amp frac 1 Gamma alpha int 0 x x t alpha 1 J beta f t dt amp frac 1 Gamma alpha Gamma beta int 0 x int 0 t x t alpha 1 t s beta 1 f s ds dt amp frac 1 Gamma alpha Gamma beta int 0 x f s left int s x x t alpha 1 t s beta 1 dt right ds end aligned son adimda biz entegrasyon sirasini degis tokus ve t entegrasyonundan burada faktor f s cikarilir r degisken degistirme tarafindan tanimlanan t s x s r Ja Jbf x 1G a G b 0x x s a b 1f s 01 1 r a 1rb 1dr ds displaystyle J alpha J beta f x frac 1 Gamma alpha Gamma beta int 0 x x s alpha beta 1 f s left int 0 1 1 r alpha 1 r beta 1 dr right ds Icsel integral beta fonksiyonu bunun asagidaki tatmin edici ozelligidir 01 1 r a 1rb 1dr B a b G a G b G a b displaystyle int 0 1 1 r alpha 1 r beta 1 dr B alpha beta dfrac Gamma alpha Gamma beta Gamma alpha beta Denklemin icine geriye koyma Ja Jbf x 1G a b 0x x s a b 1f s ds Ja bf x displaystyle J alpha J beta f x frac 1 Gamma alpha beta int 0 x x s alpha beta 1 f s ds J alpha beta f x a ve bnin birbirinin yerine kullanilabilmesi J operatoru icinde uygulandigi siranin ilgisiz ve ispati tamamlar oldugunu gosterir Bu iliskililige kesirli diferintegral operatorlerin yari grup ozelligi denir Ne yazik ki turev operatoru D icin karsilastirilabilir surec cok daha karmasik ancak gosterilebilir ki D genel icinde ne degismeli ne de eklemelidir kaynak belirtilmeli Bir temel kuvvet fonksiyonun kesirli turevif x x fonksiyonun yari turevi mor egri ilk turevi kirmizi egri ile birlikte mavi egri Canlandirmada surekli y x basit bir guc fonksiyonunun antiturev a 1 ve turev a 1 arasinda salinan turev islemcisini gosteriyor varsayalimki f x bir formun tek terimlisi monomiali dir f x xk displaystyle f x x k Ilk turev genel olarak f x ddxf x kxk 1 displaystyle f x dfrac d dx f x kx k 1 Bu tekrarlama daha genel sonuc verir dadxaxk k k a xk a displaystyle dfrac d a dx a x k dfrac k k a x k a Yukaridan gama fonksiyonu ile faktoriyel degistirildikten sonra bizi suna goturur dadxaxk G k 1 G k a 1 xk a displaystyle dfrac d a dx a x k dfrac Gamma k 1 Gamma k a 1 x k a for k 0 displaystyle k geq 0 k 1 displaystyle k 1 icin ve a 12 displaystyle textstyle a frac 1 2 d12dx12x G 1 1 G 1 12 1 x1 12 1 G 32 x12 2x12p displaystyle dfrac d frac 1 2 dx frac 1 2 x dfrac Gamma 1 1 Gamma 1 frac 1 2 1 x 1 frac 1 2 dfrac 1 Gamma frac 3 2 x frac 1 2 dfrac 2x frac 1 2 sqrt pi olarak x displaystyle x fonksiyonunun yari turevini elde ederiz Bu sureci veren tekrarlama d12dx122p 12x12 2p 12G 1 12 G 12 12 1 x12 12 2p 12G 32 G 1 x0 2px02p0 1 displaystyle dfrac d frac 1 2 dx frac 1 2 2 pi frac 1 2 x frac 1 2 2 pi frac 1 2 dfrac Gamma 1 frac 1 2 Gamma frac 1 2 frac 1 2 1 x frac 1 2 frac 1 2 2 pi frac 1 2 dfrac Gamma frac 3 2 Gamma 1 x 0 dfrac 2 sqrt pi x 0 2 sqrt pi 0 1 Nitekim beklenen sonuclar verecek sekilde d12dx12d12dx12 x ddxx 1 displaystyle left dfrac d frac 1 2 dx frac 1 2 dfrac d frac 1 2 dx frac 1 2 right x dfrac d dx x 1 Negatif tam sayi kuvveti k icin gama fonksiyonu tanimsiz ve asagidaki iliskiyi kullanmak zorunda dadxax k 1 aG k a G k x k a displaystyle dfrac d a dx a x k 1 a dfrac Gamma k a Gamma k x k a for k lt 0 displaystyle k lt 0 Yukaridaki diferansiyel operatorun bu uzantisi sadece gercek guclere kisitli ornegin 2 nci turevi veren 1 i inci turevin ayrica a icin negatif degerler baglaminda integral veren fark olmasi gerekmez Genel bir fonksiyon f x ve 0 lt a lt 1 icin tam kesirli turev Daf x 1G 1 a ddx 0xf t x t adt displaystyle D alpha f x frac 1 Gamma 1 alpha frac d dx int 0 x frac f t x t alpha dt dir keyfi a icin dolayisiyla gama fonksiyonu boyle bilesen icin tanimlanamaz ve gercek kismi bir negatif tam sayidir Bu uygulama icin gerekli kesirli turev sonrasi tam sayi turevi gerceklestirilmistir Ornegin D32f x D12D1f x D12ddxf x displaystyle D frac 3 2 f x D frac 1 2 D 1 f x D frac 1 2 frac d dx f x Laplace donusumu Ayrica sorudan Laplace donusumu L Jf s L 0tf t dt s 1s L f s displaystyle mathcal L left Jf right s mathcal L left int 0 t f tau d tau right s frac 1 s mathcal L left f right s yoluyla alinabilir ve L J2f 1s L Jf s 1s2 L f s displaystyle mathcal L left J 2 f right frac 1 s mathcal L left Jf right s frac 1 s 2 mathcal L left f right s vs ters laplace Jaf L 1 s a L f s displaystyle J alpha f mathcal L 1 left s alpha mathcal L f s right ornegin beklenildigi gibi Ja tk L 1 G k 1 sa k 1 G k 1 G a k 1 ta k displaystyle begin array lcr J alpha left t k right amp amp mathcal L 1 left dfrac Gamma k 1 s alpha k 1 right amp amp dfrac Gamma k 1 Gamma alpha k 1 t alpha k end array dir Yani evrisim kurali ile L f g L f L g displaystyle mathcal L f g mathcal L f mathcal L g dir ve ozetle p x xa 1 icin sunu buluruz Jaf t 1G a L 1 L p L f 1G a p f 1G a 0tp t t f t dt 1G a 0t t t a 1f t dt displaystyle begin array rcl J alpha f t amp amp frac 1 Gamma alpha mathcal L 1 left left mathcal L p right mathcal L f right amp amp frac 1 Gamma alpha p f amp amp frac 1 Gamma alpha int 0 t p t tau f tau d tau amp amp frac 1 Gamma alpha int 0 t t tau alpha 1 f tau d tau end array Yukaridakiler Cauchy tarafindan bize verilmistir Laplace nispeten az sayida fonksiyonlar uzerinde is donusturur ancaksik sik kesirli diferansiyel denklemlerin cozumu icin yararlidir Kesirli integrallerRiemann Liouville kesirli integrali Kesirli analizin klasik formu tarafindan veriliyor bu esasen yukarida tanimlanmistir Teori icin bir periyod sonra yinelenen sinir degerler icerir Bu uzerinde tanimlaniyor ve Fourier katsayilarinin kaybolmasi gereklidir boylece 0 icin uzerindeki fonksiyonlar integrallerin evrimi icin uygulaniyor aDt af t aItaf t 1G a at t t a 1f t dt displaystyle a D t alpha f t a I t alpha f t frac 1 Gamma alpha int a t t tau alpha 1 f tau d tau karsitligi ile integralin yerine turev ile basliyor Hadamard kesirli integrali Hadamard kesirli integral i J Hadamard tarafindan tanitilmis ve formul asagida verilmistir aDt af t 1G a at log tt a 1f t dtt displaystyle a mathbf D t alpha f t frac 1 Gamma alpha int a t Bigg log frac t tau Bigg alpha 1 f tau frac d tau tau t gt aicindirKesirli turevlerKlasik Newton turevleri gibi bir kesirli turev bir kesirli integrali uzerinden tanimlanamaz Riemann Liouville kesirli turevi Karsilik gelen turev diferansiyel operatorler icin Lagrange kurali kullanilarak n a derecenin integrali uzerinden n inci dereceli turev hesaplanir a dereceli turevi elde edilir Bu n ifadesinin onemi a dan buyuk tam sayiya yakindir aDtaf t dndtnaDt n a f t dndtnaItn af t displaystyle a D t alpha f t frac d n dt n a D t n alpha f t frac d n dt n a I t n alpha f t Caputo kesirli turevi Kesirli turevleri hesaplamak icin baska bir secenek 1967 makalesinde M Caputo tarafindan tanitilan Caputo kesirli turevidir Caputo nun tanimlamasi kullanilarak diferansiyel denklem cozerken Riemann Liouville kesirli turev aksine bu kesirli mertebeden baslangic kosullarini tanimlamaya gerek yoktur Asagidaki gibi Caputo tanimi gosterilmistir aCDtaf t 1G n a atf n t dt t t a 1 n displaystyle a C D t alpha f t frac 1 Gamma n alpha int a t frac f n tau d tau t tau alpha 1 n GenellemeErdelyi Kober islemcisi bir integral islemci olup ve tarafindan 1940 ta tanitildi ve asagidaki gibi verilir x n a 1G a 0x t x a 1t a nf t dt displaystyle frac x nu alpha 1 Gamma alpha int 0 x t x alpha 1 t alpha nu f t dt bunun genellemesi ve Yeni bir genelleme ise asagidadir ve bununh genellemesi Riemann Liouville kesirli integrali ve Hadamard kesirli integralidir Bu ile x gt aicin verilen rIa af x r1 aG a axtr 1f t xr tr 1 adt displaystyle rho mathcal I a alpha f x frac rho 1 alpha Gamma alpha int a x frac tau rho 1 f tau x rho tau rho 1 alpha d tau Fonksiyonel hesapfonksiyonel analizin konulari icinde fonksiyonlarin f D daha genel kuvvetlerinde icindeki calismalardir teorisi D ninkuvvetlerini ayrica dusunmemizi saglar Ortaya cikan operatorler ornekleridir ve yuksek boyutlar icin klasik teorinin genellestirilmesine teorisi denir Boylece bu cagdas tutarli teoride bir sayidir ve bununla birlikte kesirli hesap tartisilabilir Ayrica Kober 1940 Erdelyi amp 1950 51 nin teorisi icinde onemlidirUygulamalarKesirli kutle korunumu Tanitim olarak Wheatcraft ve Meerschaert 2008 tarafindan kutle denkleminin bir kesirli korunumu kontrol hacmi sivi akisini modellemek icin gerekli oldugunda heterojenligin olcegine gore yeterince buyuk degildir ve kontrol hacmi icinde aki oldugunda dogrusal degildir Basvuru yapilan yazida sivi akisi icin kutle denkleminin kesirli korumasi r a u G a 1 Dx1 ar bs ϕbw p t displaystyle rho nabla alpha cdot vec u Gamma alpha 1 Delta x 1 alpha rho beta s phi beta w frac partial p partial t Kesirli adveksiyon dagilim denklemi Bu denklemin heterojen gozenekli ortam icinde kirletici akisi modellemek icin kullanisli oldugu gosterilmistir Zaman uzay kesirli difuzyon denklemi modelleri Karmasik ortamda anormal difuzyon surecleri kesirli dereceli difuzyon denklem modelleri kullanilarak karakterize edilebilir Zaman turevi terimi uzun sure agir kuyruk curumesi ve yerel olmayan difuzyon icin uzay turevine karsilik gelir Uzay zaman kesirli difuzyon yonetim denklemi olarak yazilabilir au ta K bu displaystyle frac partial alpha u partial t alpha K triangle beta u Kesirli turevin basit bir uzantisi degisken dereceli kesirli turev a b ifadeleri a x t b x t icinde degisir Anormal difuzyon modelleme uygulamalari icin kaynak bulunabilir Yapisal sonumleme modelleri Kesirli turevler polimerler gibi bazi malzeme turlerinde modellemek icin kullanilir Karmasik ortam icin akustik dalga denklemleri Kompleks ortamlarda ornegin biyolojik dokuda akustik dalgalarin yayilimi yaygin bir frekans guc yasalarina uymanin zayiflamasi anlamina gelir Bu tur olgular kesirli zaman turevlerini iceren nedensel bir dalga denklemi kullanilarak tarif edilebilir 2u 1c02 2u t2 tsa a ta 2u tϵbc02 b 2u tb 2 0 displaystyle nabla 2 u dfrac 1 c 0 2 frac partial 2 u partial t 2 tau sigma alpha dfrac partial alpha partial t alpha nabla 2 u dfrac tau epsilon beta c 0 2 dfrac partial beta 2 u partial t beta 2 0 Ayrica buradaki referanslara bakiniz Bu tur modeller birden fazla gevseme fenomeni olculen karmasik ortamlarda zayiflama doguran yaygin olarak taninan hipotez ile baglantilidir Bu baglanti ayrica icindeki tanim ve arastirma makalesinde ayrica yazilidir Kuantum teorisinde kesirli Schrodinger denklemi nin tarafindan incelenen bir temel denkleminin formu asagidaki gibidir iℏ ps r t t Da ℏ2D a 2ps r t V r t ps r t displaystyle i hbar frac partial psi mathbf r t partial t D alpha hbar 2 Delta alpha 2 psi mathbf r t V mathbf r t psi mathbf r t burada dalga fonksiyonu denkleminin cozumu olmasi icin verilen bir ps r t kuantum mekaniksel parcacik icin r olasilik genligi var t herhangi verilen zaman ve ħ Potansiyel enerji fonksiyonu sistemi uzerinden V r t bagimlidir Ayrica D 2 r2 ve Da fiziksel ile bir skala sabitidir Da erg1 a cma sec a m kutlenin parcacigi icin a 2 de D2 1 2m ve ħ2D a 2 islemci is the 3 boyutlu kesirli kuantum Riesz turevi ile tanimlanir ℏ2D a 2ps r t 1 2pℏ 3 d3peip r ℏ p af p t displaystyle hbar 2 Delta alpha 2 psi mathbf r t frac 1 2 pi hbar 3 int d 3 pe i mathbf p cdot mathbf r hbar mathbf p alpha varphi mathbf p t Kesirli Schrodinger denkleminde a indisi Levy indisi 1 lt a 2 Ayrica bakinizDiferintegral Diferansiyel denklem Kesirli fourier donusumuNotlar For the history of the subject see the thesis in French Stephane Dugowson Les differentielles metaphysiques 9 Ocak 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde histoire et philosophie de la generalisation de l ordre de derivation These Universite Paris Nord 1994 Bologna Mauro PDF Universidad de Tarapaca Arica Chile 17 Ekim 2016 tarihinde kaynagindan PDF arsivlendi erisim tarihi 8 Nisan 2014 Hadamard J Essai sur l etude des fonctions donnees par leur developpement de Taylor Journal of pure and applied mathematics vol 4 no 8 pp 101 186 1892 Caputo Michel 1967 Linear model of dissipation whose Q is almost frequency independent II Geophys J R Astr Soc Cilt 13 ss 529 539 Katugampola U N New Approach To A Generalized Fractional Integral Appl Math Comput Vol 218 Issue 3 1 October 2011 pages 860 865 24 Eylul 2015 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 8 Nisan 2014 Wheatcraft S Meerschaert M 2008 Fractional Conservation of Mass Advances in Water Resources 31 1377 1381 Benson D Wheatcraft S Meerschaert M 2000 Application of a fractional advection dispersion equation Water Resources Res 36 1403 1412 Benson D Wheatcraft S Meerschaert M 2000 The fractional order governing equation of Levy motion Water Resources Res 36 1413 1423 Benson D Schumer R Wheatcraft S Meerschaert M 2001 Fractional dispersion Levy motion and the MADE tracer tests Transport Porous Media 42 211 240 Metzler R Klafter J 2000 The random walk s guide to anomalous diffusion a fractional dynamics approach Phys Rep 339 1 77 Chen W Sun H G Zhang X Korosak D 2010 Anomalous diffusion modeling by fractal and fractional derivatives Computers and Mathematics with Applications 59 5 1754 1758 1 24 Eylul 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde Sun H G Chen W Chen Y Q 2009 Variable order fractional differential operators in anomalous diffusion modeling Physica A 2009 388 4586 4592 2 24 Eylul 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde Nolte Kempfle and Schafer 2003 Does a Real Material Behave Fractionally Applications of Fractional Differential Operators to the Damped Structure Borne Sound in Viscoelastic Solids Journal of Computational Acoustics JCA Volume 11 Issue 3 S Holm and S P Nasholm A causal and fractional all frequency wave equation for lossy media Journal of the Acoustical Society of America Volume 130 Issue 4 pp 2195 2201 October 2011 S P Nasholm and S Holm Linking multiple relaxation power law attenuation and fractional wave equations Journal of the Acoustical Society of America Volume 130 Issue 5 pp 3038 3045 November 2011 S P Nasholm and S Holm On a Fractional Zener Elastic Wave Equation Fract Calc Appl Anal Vol 16 No 1 2013 pp 26 50 DOI 10 2478 s13540 013 0003 1 Link to e print 6 Agustos 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde N Laskin 2000 Fractional Quantum Mechanics and Levy Path Integrals Physics Letters 268A 298 304 N Laskin 2002 Fractional Schrodinger equation Physical Review E66 056108 7 pages 15 Temmuz 2012 tarihinde Archive is sitesinde arsivlendi also available online http arxiv org abs quant ph 0206098 6 Ekim 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde KaynakcaFractional Integrals and Derivatives Theory and Applications by Samko S Kilbas A A and Marichev O Hardcover 1006 pages Publisher Taylor amp Francis Books ISBN 2 88124 864 0 Theory and Applications of Fractional Differential Equations by Kilbas A A Srivastava H M and Trujillo J J Amsterdam Netherlands Elsevier February 2006 ISBN 0 444 51832 0 An Introduction to the Fractional Calculus and Fractional Differential Equations by Kenneth S Miller Bertram Ross Editor Hardcover 384 pages Publisher John Wiley amp Sons 1 edition May 19 1993 ISBN 0 471 58884 9 The Fractional Calculus Theory and Applications of Differentiation and Integration to Arbitrary Order Mathematics in Science and Engineering V by Keith B Oldham Jerome Spanier Hardcover Publisher Academic Press November 1974 ISBN 0 12 525550 0 Fractional Differential Equations An Introduction to Fractional Derivatives Fractional Differential Equations Some Methods of Their Solution and Some of Their Applications Mathematics in Science and Engineering vol 198 by Igor Podlubny Hardcover Publisher Academic Press October 1998 ISBN 0 12 558840 2 by F Mainardi Imperial College Press 2010 368 pages Fractional Dynamics Applications of Fractional Calculus to Dynamics of Particles Fields and Media by V E Tarasov Springer 2010 450 pages Fractional Derivatives for Physicists and Engineers 22 Kasim 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde by V V Uchaikin Springer Higher Education Press 2012 385 pages Fractional Calculus An Introduction for Physicists 14 Ekim 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde by R Herrmann World Scientific Singapore 2014 500 pages Fractals and quantum mechanics by N Laskin Chaos Vol 10 pp 780 790 2000 http link aip org link CHAOEH 10 780 1 olu kirik baglanti Fractals and Fractional Calculus in Continuum Mechanics by A Carpinteri Editor F Mainardi Editor Paperback 348 pages Publisher Springer Verlag Telos January 1998 ISBN 3 211 82913 X Physics of Fractal Operators by Bruce J West Mauro Bologna Paolo Grigolini Hardcover 368 pages Publisher Springer Verlag January 14 2003 ISBN 0 387 95554 2 Fractional Calculus and the Taylor Riemann Series Rose Hulman Undergrad J Math Vol 6 1 2005 Operator of fractional derivative in the complex plane by Petr Zavada Commun Math Phys 192 pp 261 285 1998 DOI 10 1007 s002200050299 available online olu kirik baglanti or as the arXiv preprint 5 Nisan 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde Relativistic wave equations with fractional derivatives and pseudodifferential operators by Petr Zavada Journal of Applied Mathematics vol 2 no 4 pp 163 197 2002 DOI 10 1155 S1110757X02110102 available or as the arXiv preprint28 Ekim 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fractional differentiation by neocortical pyramidal neurons by Brian N Lundstrom Matthew H Higgs William J Spain amp Adrienne L Fairhall Nature Neuroscience vol 11 11 pp 1335 1342 2008 DOI 10 1038 nn 2212 abstract 19 Agustos 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde Equilibrium points stability and numerical solutions of fractional order predator prey and rabies models by Ahmed E A M A El Sayed H A A El Saka 2007 Jour Math Anal Appl 325 452 Kober Hermann 1940 On fractional integrals and derivatives The Quarterly Journal of Mathematics Oxford Series 11 1 ss 193 211 doi 10 1093 qmath os 11 1 193 1950 51 On some functional transformations Rendiconti del Seminario Matematico dell Universita e del Politecnico di Torino Cilt 10 ss 217 234 MR 0047818 by J T Machado V Kiryakova F Mainardi Dis baglantilarEric W Weisstein Fractional Differential Equation 27 Mart 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde From MathWorld A Wolfram Web Resource MathWorld Fractional calculus 16 Eylul 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde MathWorld Fractional derivative 12 Kasim 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fractional Calculus at MathPages Specialized journal Fractional Calculus and Applied Analysis 24 Subat 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde Specialized journal Fractional Differential Equations FDE Specialized journal ISSN 2218 3892 www nasatech com 1 Aralik 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde Broken Link Igor Podlubny s collection of related books articles links software etc 13 Mayis 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde GigaHedron Richard Herrmann s collection of books articles preprints etc 31 Ekim 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde s dugowson free fr 9 Ocak 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde History Definitions and Applications for the Engineer29 Ekim 2005 tarihinde Wayback Machine sitesinde PDF by Adam Loverro Fractional Calculus Modelling 17 Nisan 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde Introductory Notes on Fractional Calculus6 Ocak 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde The CRONE R Toolbox a Matlab and Simulink Toolbox dedicated to fractional calculus which is freely downloadable