We introduce a new type of fractional derivative, which we call as the right local general truncated M-fractional derivative for α-differentiable functions that generalizes the fractional derivative type introduced by Anastassiou. This newly defined operator generalizes the standard properties and results of the integer order calculus viz. the Rolle's theorem, the mean value theorem and its extension, inverse property, the fundamental theorem of calculus and the theorem of integration by parts. Then we represent a relation of the newly defined fractional derivative with known fractional derivative and in context with this derivative a physical problem, Kirchoff's voltage law, is generalized. Also, the importance of this newly defined operator with respect to the flexibility in the parametric values is described via the comparison of the solutions in the graphs using MATLAB software.
The paper deals with the solution of some fractional partial differential equations obtained by substituting modified Riemann-Liouville derivatives for the customary derivatives. This derivative is introduced to avoid using the so-called Caputo fractional derivative which, at the extreme, says that, if you want to get the first derivative of a function you must before have at hand its second derivative. Firstly, one gives a brief background on the fractional Taylor series of nondifferentiable functions and its consequence on the derivative chain rule. Then one considers linear fractional partial differential equations with constant coefficients, and one shows how, in some instances, one can obtain their solutions on bypassing the use of Fourier transform and/or Laplace transform. Later one develops a Lagrange method via characteristics for some linear fractional differential equations with nonconstant coefficients, and involving fractional derivatives of only one order. The key is the fractional Taylor series of non differentiable function $f(x+h)=E_{\alpha}(h^{\alpha}{D_x^{\alpha})f(x)$.
There are many definitions of the fractional derivative. It is purpose of this paper to show some results which were got for fractional partial derivative of functions of two variables and to give an application of the fractional partial derivative.
Fractional derivative models, which are used to describe the viscoelastic behavior of material, have received considerable attention. Thus it is necessary to put forward the analysis solutions of dynamic systems containing a fractional derivative. Although previously reported such kind of fractional calculus-based constitutive models, it only handles the particularity of rational number in part, has great limitation by reason of only handling with particular rational number field. Simultaneously, the former study has great unreliability by reason of using the complementary error function which can't ensure uniform real number. In this paper, a new approach is proposed for an analytical scheme for dynamic system of a spring-mass-damper system of single-degree of freedom under general forcing conditions, whose damping is described by a fractional derivative of the order $0<{\alpha}<1$ which can be both irrational number and rational number. The new approach combines the fractional Green's function and Laplace transform of fractional derivative. Analytical examples of dynamic system under general forcing conditions obtained by means of this approach verify the feasibility very well with much higher reliability and universality.
One proposes an approach to fractional Fourier's transform, or Fourier's transform of fractional order, which applies to functions which are fractional differentiable but are not necessarily differentiable, in such a manner that they cannot be analyzed by using the so-called Caputo-Djrbashian fractional derivative. Firstly, as a preliminary, one defines fractional sine and cosine functions, therefore one obtains Fourier's series of fractional order. Then one defines the fractional Fourier's transform. The main properties of this fractal transformation are exhibited, the Parseval equation is obtained as well as the fractional Fourier inversion theorem. The prospect of application for this new tool is the spectral density analysis of signals, in signal processing, and the analysis of some partial differential equations of fractional order.
The main aim of this present paper is to present a new extension of the fractional derivative operator by using the extension of beta function recently defined by Shadab et al. [19]. Moreover, we establish some results related to the newly defined modified fractional derivative operator such as Mellin transform and relations to extended hypergeometric and Appell's function via generating functions.
This paper deals with linear impulsive differential equations involving the Caputo fractional derivative. We provide exact solutions of nonhomogeneous linear impulsive fractional differential equations with constant coefficients by means of the Mittag-Leffler functions.
The purpose of this paper is to depict the effect of gravity on a nonlocal thermoelastic medium with initial stress. The Lord-Shulman and Green-Lindsay theories with fractional derivative order serve as the foundation for the formulation of the fundamental equations for the problem. To address the problem and acquire the exact expressions of physical fields, appropriate non-dimensional variables and normal mode analysis are used. MATLAB software is used for numerical calculations. The projected outcomes in the presence and absence of the gravitational field, along with a nonlocal parameter, are compared. Additional comparisons are made for various fractional derivative order values. It is evident that the variation of physical variables is significantly influenced by the fractional derivative order, nonlocal parameter and gravity field.
In the paper, a fractional derivative Kelvin-Voigt model describing the dynamic behavior of a special class of fluid viscous dampers, is presented. First of all, in order to verify their mechanical properties, two devices were tested the former behaving as a pure damper (PD device), whereas the latter as an elastic-damping device (ED device). For both, quasi-static and dynamic tests were carried out under imposed displacement control. Secondarily, in order to describe their cyclical behavior, a model composed by an elastic and a damping element connected in parallel was defined. The elastic force was assumed as a linear function of the displacement whereas the damping one was expressed by a fractional derivative of the displacement. By setting an appropriate numerical algorithm, the model parameters (fractional derivative order, damping coefficient and elastic stiffness) were identified by experimental results. The estimated values allowed to outline the main parameter properties on which depend both the elastic as well as the damping behavior of the considered devices.
Nisar, Kottakkaran Sooppy;Rahman, Gauhar;Choi, Junesang;Mubeen, Shahid;Arshad, Muhammad
East Asian mathematical journal
/
v.34
no.3
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pp.249-263
/
2018
We aim to establish certain Gronwall type inequalities associated with Riemann-Liouville k- and Hadamard k-fractional derivatives. The results presented here are sure to be new and potentially useful, in particular, in analyzing dependence solutions of certain k-fractional differential equations of arbitrary real order with initial conditions. Some interesting special cases of our main results are also considered.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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