Fractional derivative of composite functions: exact results and physical applications

分数阶微积分 数学 超几何函数 广义超几何函数 产品(数学) 一般化 超几何分布 应用数学 合流超几何函数 衍生工具(金融) 伽马函数 系列(地层学) 数学分析 纯数学 古生物学 几何学 经济 金融经济学 生物
作者
Gavriil Shchedrin,Nathanael C. Smith,Anastasia Gladkina,Lincoln D. Carr
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:3
标识
DOI:10.48550/arxiv.1803.05018
摘要

We examine the fractional derivative of composite functions and present a generalization of the product and chain rules for the Caputo fractional derivative. These results are especially important for physical and biological systems that exhibit multiple spatial and temporal scales, such as porous materials and clusters of neurons, in which transport phenomena are governed by a fractional derivative of slowly varying parameters given in terms of elementary functions. Both the product and chain rules of the Caputo fractional derivative are obtained from the expansion of the fractional derivative in terms of an infinite series of integer order derivatives. The crucial step in the practical implementation of the fractional product rule relies on the exact evaluation of the repeated integral of the generalized hypergeometric function with a power-law argument. By applying the generalized Euler's integral transform, we are able to represent the repeated integral in terms of a single hypergeometric function of a higher order. We demonstrate the obtained results by the exact evaluation of the Caputo fractional derivative of hyperbolic tangent which describes dark soliton propagation in the non-linear media. We conclude that in the most general case both fractional chain and product rules result in an infinite series of the generalized hypergeometric functions.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
小蘑菇应助闪闪木子采纳,获得10
1秒前
云遮月发布了新的文献求助10
1秒前
hanzhuziyan完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
YXY完成签到 ,获得积分10
2秒前
可可发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
丘比特应助Moihan采纳,获得10
3秒前
马梓玥完成签到,获得积分20
3秒前
Lucas应助gentleman采纳,获得10
3秒前
无极微光应助Leonard采纳,获得20
3秒前
酷酷绣发布了新的文献求助10
3秒前
向日葵的暖洋洋完成签到,获得积分10
3秒前
liam发布了新的文献求助10
4秒前
深情安青应助酷炫傲安采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
自信的书南完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
都锅巴发布了新的文献求助10
5秒前
123keyan发布了新的文献求助10
5秒前
Owen应助謓言采纳,获得10
5秒前
科研通AI6.2应助蛐蛐儿采纳,获得10
5秒前
晚晚发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
喜悦方盒完成签到,获得积分10
7秒前
www完成签到 ,获得积分10
7秒前
Owen应助ocean采纳,获得10
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
9秒前
PLan发布了新的文献求助10
10秒前
啊卜卜吖完成签到,获得积分20
11秒前
zizizizi应助Leo采纳,获得10
11秒前
学术的蝗虫完成签到,获得积分10
12秒前
哆啦A梦发布了新的文献求助10
13秒前
卡卡完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Real Analysis: Theory of Measure and Integration (3rd Edition) Epub版 1200
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
卤化钙钛矿人工突触的研究 1000
Engineering for calcareous sediments : proceedings of the International Conference on Calcareous Sediments, Perth 15-18 March 1988 / edited by R.J. Jewell, D.C. Andrews 1000
Continuing Syntax 1000
Production of doubled haploid plants ofCucurbitaceaefamily crops through unpollinated ovule culture in vitro 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6266173
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8087639
关于积分的说明 16904471
捐赠科研通 5336507
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2840213
邀请新用户注册赠送积分活动 1817386
关于科研通互助平台的介绍 1670847