Two special functions, generalizing the Mittag–Leffler type function, in solutions of integral and differential equations with Riemann–Liouville and kober operators


Cite item

Abstract

Two special functions, concerning Mittag–Leffler type functions, are considered. The first is the modification of generalized Mittag–Leffler type function, introduced by A. A. Kilbas and M. Saigo; the second is the special case of the first one. The solutions of the integral equation with the Kober operator and the generalized power series as the free term are presented. The existence and uniqueness of these solutions are proved. The explicit solutions of the integral equations above are found out in terms of introduced special functions. The correctness of initial value problems for linear homogeneous differential equations with Riemann–Liouville and Kober fractional derivatives is investigated. The solutions of the Cauchy type problems are found out in the special classes of functions with summable fractional derivative via the reduction to the considered above integral equation and also are written in the explicit form in terms of the introduced special functions. The replacement of the Cauchy type initial values to the modified (weight) Cauchy conditions is substantiated. The particular cases of parameters in the differential equations when the Cauchy type problems are not well-posed in sense of the uniqueness of solutions are considered. In these cases the unique solutions of the Cauchy weight problems are existed. It is noted in this paper that the weight Cauchy problems allow to expand the acceptable region of the parameters values in the differential equations to the case when the fractional derivative has the nonsummable singularity in zero.

About the authors

Eugeniy N Ogorodnikov

Samara State Technical University

Email: eugen.ogo@gmail.com
(Ph. D. (Phys. & Math.)), Associate Professor, Dept. of Applied Mathematics & Computer Science. 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russia

References

  1. Огородников Е. Н. О двух специальных функциях, обобщающих функцию типа Миттаг—Леффлера, их свойства и применение / В сб.: Вторая международная конференция «Математическая физика и её приложения»: Материалы международной конф. (Самара, 29 августа – 4 сентября, 2010 г.). Самара: Книга, 2010. С. 248–249.
  2. Kilbas A. A., Saigo M. On solution of integral equation of Abel–Volterra type // Diff. Integr. Equat., 1995. Vol. 8, no. 5. Pp. 547–576.
  3. Kilbas A. A., Saigo M. On Mittag–Leffler type function, fractional calculus operators and solutions of integral equations // Integral Transform. Spec. Funct., 1996. Vol. 4, no. 4. Pp. 335–370.
  4. Gorenflo R., Kilbas A. A., Rogozin S. V. On the generalized Mittag–Leffler type function // Integral Transform. Spec. Funct., 1998. Vol. 7, no. 3–4. Pp. 215–224.
  5. Горенфло Р., Килбас А. А., Рогозин С. В. О свойствах обобщённой функции Миттаг—Леффлера // Докл. Нац. акад. наук Беларуси, 1998. Т. 42, № 5. С. 34–39.
  6. Kilbas A. A., Srivastava H. M., Trujillo J. J. Theory and Applications of Fractional Differential Equations / North-Holland Mathematics Studies, 204; ed. J. van Mill. Amsterdam: Elsevier, 2006. Pp. 523.
  7. Огородников Е. Н. Нелокальные краевые задачи для одного модельного параболо-гиперболического уравнения с дробной производной / В сб.: Труды четвёртой Всероссийской научной конференции с международным участием (29–31 мая 2007 г.). Часть 3: Дифференциальные уравнения и краевые задачи / Матем. моделирование и краев. задачи. Самара: СамГТУ, 2007. С. 147–152.
  8. Огородников Е. Н. О двух специальных функциях, обобщающих функцию типа Миттаг—Лиффлера, их свойства и применении // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2012. № 1(26). С. 52–65.
  9. Самко С. Г., Килбас А. А., Маричев О. И. Интегралы и производные дробного порядка и некоторые их приложения. Минск: Наука и техника, 1987. 688 с.
  10. Erdélyi A., Magnus W., Oberhettinger F., Tricomi F. G. Higher transcendental functions. Vol. I / ed. H. Bateman. New York – Toronto – London: McGraw-Hill Book Co, Inc., 1953. 302 pp.
  11. Колмогоров А. Н., Фомин А. Н. Элементы теории функции и функционального анализа. М.: Наука, 1976. 543 с.
  12. Нахушев А. М. Обратные задачи для вырождающихся уравнений и интегральные уравнения Вольтерра третьего рода // Дифференц. уравнения, 1974. Т. 1, № 10. С. 100–111.
  13. Нахушев А. М. Дробное исчисление и его применение. М.: Физматлит, 2003. 272 с.
  14. Огородников Е. Н. Некоторые аспекты теории начальных задач для дифференциальных уравнений с производными Римана-Лиувилля // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2010. № 1(21). С. 10–23.
  15. Михайлов Л. Г. Интегральное уравнение с ядром, однородным степени −1. Душанбе: Дониш, 1966. 50 с.
  16. Barrett I. N. Differential equations of non-integer oder // Canad. J. Math, 1954. Vol. 6, no. 4. Pp. 529–541.
  17. Erdélyi A., Magnus W., Oberhettinger F., Tricomi F. G. Higher transcendental functions. Vol. III / ed. H. Bateman. New York – Toronto – London: McGraw-Hill Book Co, Inc., 1955. 292 pp.
  18. Джрбашян М. М. Интегральные преобразования и представления функций в комплексной области. М.: Наука, 1966. 672 с.
  19. Огородников Е. Н. О задаче Коши для модельных дифференциальных уравнений дробных осцилляторов / В сб.: Современные проблемы вычисл. мат. и мат. физики. М.: ВМК МГУ; Макс Пресс, 2009. С. 229–231.
  20. Огородников Е. Н., Яшагин Н. С. Некоторые специальные функции в решении задачи Коши для одного дробного осцилляционного уравнения // Вестн. Сам. гос. техн. унта. Сер. Физ.-мат. науки, 2009. № 1(18). С. 276–279.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2012 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).