奇异分数阶微分方程边值问题正解的唯一性(英文)

应用Green函数将分数阶微分方程边值问题可转化为等价的积分方程.近来此方法被应用于讨论非线性分数阶微分方程边值问题解的存在性.本文讨论奇异非线性分数阶微分方程边值问题正解的唯一性.应用Green函数将其转化为等价的积分方程,利用偏序集上的不动点定理证明正解的唯一性.     

分数阶微分方程边值问题解的存在性

应用Green函数将分数阶微分方程边值问题可转化为等价的积分方程.近来此方法被应用于讨论非线性分数阶微分方程边值问题解的存在性.本文讨论非线性分数阶微分方程边值问题,应用Green函数,将其转化为等价的积分方程,并设非线性项满足Carathéodory条件,利用非紧性测度的性质和M(o)nch,s不动点定理证明解的存在...     

分数阶微分方程耦合系统边值问题解的存在性

应用Green函数将微分方程边值问题可转化为等价的积分方程.近来此方法被应用于讨论分数阶微分方程边值问题正解的存在性.本文讨论非线性分数阶微分方程耦合系统的两点边值问题,应用Green函数,将其转化为等价的积分方程耦合系统,并设非线性项在无穷远处有增长条件,应用Schauder不动点定理证明解而非限于正解的存在性.     

不动点指数理论下非线性Neumann型边值问题正解的存在性

应用Green函数可以将微分方程边值问题转化为等价的积分方程.近来此方法被应用于讨论微分方程边值问题正解的存在性.本文讨论非线性二阶Neumann边值问题,应用Green函数,将其转化为等价的积分方程,并设非线性项在无穷远处有增长条件,利用锥上的不动点指数理论证明正解的存在性和非存在性.     

时间分数阶Fokker-Planck方程的Jacobi谱配置方法

分数阶微分方程在工程、生物、金融等领域有广泛的应用．本文利用分数阶积分和微分公式的关系,针对一类带Dirichlet边值条件的时间分数阶Fokker-Planck方程,将其转化为与之等价的带有奇异核的积分微分方程,然后用高斯积分公式数值求解积分项,在时间和空间上都采用Jacobi谱配置法来离散求解积分微分方程．数值算例的结果表明,该方法是非常有效的,数值解具有谱精度,并且该方法容易推广到高维和非线性的情形．     

非线性分数阶积分微分方程边值问题正解的存在性

研究一类具有两个分数阶导数项的非线性分数阶积分微分方程积分边值问题。首先将原问题转化为只有一个导数项的等价形式,通过定义等价问题的上下解,再利用单调迭代技术建立了原问题正解的存在性与唯一性定理,给出了求其唯一正解的迭代格式和误差估计。最后给出实例说明所得结论的有效性和适用性。     

分数阶时滞微分方程边值问题解的存在性与唯一性

时滞因素对分数阶微分系统的解有重要影响,系统解的变化不仅取决于现在状态,而且受到过去状态的约束,因此在分数阶微分系统中考虑时滞效应具有重要的意义.本文主要研究一类分数阶时滞微分方程边值问题解的存在性与唯一性问题.首先通过构建Green函数并利用分数阶微积分的相关性质给出该类分数阶时滞微分方程的等价方程.然后将此等价方程的求解问题转换为Banach空间中的不动点问题.再利用Banach压缩映像原理和Schauder不动点定理分别给出了保证分数阶时滞微分方程边值问题解的唯一性与存在性的充分性条件.最后,通过两个例子验证了定理结论的有效性.在考虑该类边值问题解的存在唯一性时,本文利用Banach空间中一个特殊的范数,得到系统解的存在唯一性充分性条件较以往的研究结果更为简单.这种方法是新颖的,在后续的研究过程中将尝试利用这种方法讨论带有时滞的分数阶Langevin方程边值问题的正解存在唯一性问题。     

带有多项分数阶导数的微分方程边值问题解的存在性

自然科学中的许多实际问题可以用分数阶微分方程模型来描述,并且分数阶微积分和分数阶微分方程已经成为处理某些实际问题的重要数学工具。利用压缩映象原理、Krasnoselskii不动点定理和非紧测度理论研究一类带有混合边值条件的分数阶微分方程,并获得了非线性项在满足不同的条件下方程解的存在性和唯一性结果。这些结果推广了经典的 Bagley-Torvik 方程及相关模型解的存在性定理。     

非线性分数阶微分方程奇异两点边值问题的解(英文)

本文讨论了一类非线性分数阶微分方程奇异有界边值问题解的存在性.微分算子是Riemann-Liouville导算子,并且非线性项依赖于低阶分数阶导数.本文的理论分析基于Schauder不动点定理,并举例论证了结论的有效性.     

Legendre函数法求解分数阶偏微分方程的数值解

分数阶偏微分方程作为一类常见的微分方程用以描述工程等实际问题．较传统的解析方法而言,本文提出的数值算法在计算精度及计算效率上有更大的优势．借助分数阶Legendre函数对待求方程中的二元函数进行级数展开,并结合算子矩阵将待求方程转化为非线性代数方程组,然后通过数学软件求解该方程组,获得原方程的数值解．本文介绍的分数阶Legendre函数法能更精确的模拟工程问题中一些复杂的数学现象,而且在函数推导及构造上都比较简单,很小的级数展开就能达到满意的数值精度．最后给出的误差分析也验证了该方法的收敛性．     

Post-buckling analysis of viscoelastic plates with fractional derivative models

The post-buckling response of thin plates made of linear viscoelastic materials is investigated. The employed viscoelastic material is described with fractional order time derivatives. The governing equations, which are derived by considering the equilibrium of the plate element, are three coupled nonlinear fractional partial evolution type differential equations in terms of three displacements. The nonlinearity is due to nonlinear kinematic relations based on the von Kármán assumption. The solution is achieved using the analog equation method (AEM), which transforms the original equations into three uncoupled linear equations, namely a linear plate (biharmonic) equation for the transverse deflection and two linear membrane (Poisson’s) equations for the inplane deformation under fictitious loads. The resulting initial value problem for the fictitious sources is a system of nonlinear fractional ordinary differential equations, which is solved using the numerical method developed recently by Katsikadelis for multi-term nonlinear fractional differential equations. The numerical examples not only demonstrate the efficiency and validate the accuracy of the solution procedure, but also give a better insight into this complicated but very interesting engineering plate problem     

Self-similar solutions of the magnetohydrodynamic boundary layer system for a dilatable fluid

Summary A rigorous mathematical analysis is given for a magnetohydrodynamic boundary layer problem, which arises in the two-dimensional steady laminar boundary layer flow for an incompressible electrically conducting dilatable fluid along an isolated surface in the presence of an exterior magnetic field orthogonal to the flow. In the self-similar case, the problem is transformed into a third-order nonlinear ordinary differential equation with certain boundary conditions, which is proved to be equivalent to a singular initial value problem for an integro-differential equation of first order. With the aid of the singular initial value problem, the uniqueness, existence, and nonexistence results for generalized normal solutions are established.     

Multiple positive solutions of integral BVPs for high-order nonlinear fractional differential equations with impulses and distributed delays

In this article, we study the existence of multiple solutions of the integral boundary value problems for high-order nonlinear fractional differential equations with impulses and distributed delays. Some sufficient criteria will be established by the fixed point index theorem in cones. As application, one example is given to demonstrate the validity of our main results.     

一类特殊形式的时间分数阶Navier-Stokes方程的解

本文考虑了一类特殊形式的时间分数阶Navier-Stokes方程的解,采用分离变量法对方程进行变量分离,得到仅关于空间变量和仅关于时间变量的两个方程,前者是一奇异的Sturm-Liouville问题,利用Bessel函数求解.后者则是一个关于时间的分数阶常微分方程,分别采用积分变换、算子方法和Adomian分解法对其求解,得到的解一致.     

非线性分数阶耦合泛函微分方程组边值问题的可解性

由于运动速度是有限的，因此在信号传输等过程中时滞现象往往是不可避免的。分数阶泛函微分方程是研究时滞系统运动规律的重要模型，当系统中具有两个或多个状态变量且这些状态变量相互作用时，常常运用耦合微分方程组来刻画。对一类具有 Riemann-Liouville 分数阶导数的非线性时滞耦合泛函微分方程组边值问题正解的存在唯一性进行了研究。首先，根据方程与边界条件的特点，建立了比较定理，构造了上解与下解的单调序列，并确定了上下解的关系。运用上下解的方法建立并证明了边值问题正解的存在性定理，同时得到了正解的取值范围。然后，利用迭代技术建立并证明了边值问题正解的存在唯一性定理。最后，给出了具体例子用于说明所得主要结论的适应性与广泛性。     

Banach空间积-微分方程初值问题解的存在性

研究了有序Banach空间积-微分方程初值问题解的存在性，利用一个新建立的积分-微分不等式及单调迭代方法，获得了新的解的存在性结果。     

波纹膜片的非线性稳定

应用轴对称旋转扁壳的基本方程,研究了在任意载荷作用下各种边界条件的波纹膜片的非线性稳定问题。采用格林函数方法,将扁壳的非线性微分方程组化为非线性积分方程组。再使用展开法求出格林函数,即将格林函数展开成特征函数的级数形式,积分方程就成为具有退化核的形式,从而容易得到非线性代数方程组。应用牛顿法求解非线性代数方程组时,为了保证迭代的收敛性,选取位移作为控制参数,逐步增加位移,求得相应的载荷。作为算例,首先研究了带中心平台三波纹膜片的局部失稳现象,然后讨论了由于缺陷的存在,波纹膜片有可能出现的极值点失稳,这是一种类似扁球壳的总体失稳现象。解答可供波纹膜片的设计参考。     

A systematic approach to the search for variational principles for plane steady flows

Using Vainberg's theorem of nonlinear potential operators, alternate potential principles associated with the differential equations governing the gasdynamics of plane steady irrotational diabatic flow and isoenergetic rotational adiabatic flow are formulated and their equivalence with Bateman's principle is established. Further, the advantage usefulness of treating a single nonlinear equation for the existence and hence formulation of a functional over the equivalent system for the same problem is brought into sharper focus.