一类分形插值函数的分数阶微积分

介绍了分形插值函数和迭代函数系统以及v阶黎曼-刘维尔分数阶积分、微分的概念和相关定理.由于分形插值函数满足应用分数阶微积分处理问题的条件,所以利用这些概念及分步积分的方法讨论了折线段分形插值函数的分数阶积分的连续性,可微性及哪些点是不可微的,进一步说明了该插值函数分数阶微分的连续性并指出其不连续点,用黎曼-刘维尔分数阶微积分与分形插值函数结合起来研究,目的是想设法跟经典微积分一样,能找出函数上在该点的微积分的具体的实际应用意义.这些理论为研究分形插值函数的分数阶微积分的实际应用意义提供了一些理论基础.     

分数阶微分方程边值问题研究简介

分数阶微积分是一个古老而又新颖的课题,近30年来,由于在包括分形现象在内的物理、工程等诸多应用学科领域应用的拓展,激发了科研人员对分数阶微积分的巨大热情。分数阶微分方程现在已应用于分数物理学、混沌与湍流、粘弹性力学与非牛顿流体力学、高分子材料的解链、自动控制理论、化学物理、随机过程和反常扩散等许多科学领域。分数阶微分方程边值问题是非线性常微分方程理论研究中一个活跃而成果丰硕的领域。本文讨论了分数阶微分方程边值问题的一些理论,介绍了作者的著作《分数阶微分方程边值问题理论及应用》的基本内容。     

基于分数阶混沌时间序列的图像加密算法

基于分数阶logistic映射提出了洗牌加密方法.通过离散分数阶微积分得到分数阶序列并把它作为密钥.利用位异或算子,提出了一种新的图像加密算法.对该算法的密钥空间、密钥敏感性和统计特性进行相应的仿真分析.结果表明,该算法可以达到较好的加解密效果,具有很高的安全性,可以满足图像加密安全性的要求.     

一类分数阶金融系统的混沌同步

研究了一类分数阶金融系统的混沌同步问题,基于Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分的相关理论,给出了两种实现同步的控制方案,仿真算例表明了方法的有效性.     

广义二阶流体分数阶反常扩散速度场、应力场及涡旋层的理论分析

研究了在广义二阶流体中,由于平板在自身所在平面运动而引起的时间分数阶反常扩散速度场,以及由此所产生的应力场及涡旋层的反常扩散问题.许多经典的和前人所得到的结果,都可作为本文结果的特例而出现.例如,Wyss有关分数阶扩散方程的解;经典的Rayleigh时空相似性解;Bagley等人有关应力场和速度场之间的关系式;以及Podlubny所做的有关分数阶平板运动方程的解等.此外,还获得了许多有意义的理论结果.例如,时间分数阶扩散指数β大于广义二阶流体指数α是涡旋层生成的必要条件.涡量分布函数的建立依赖于流场该点速度剖面的时间历程, 而这种历程是可以用分数阶微积分来刻画的等.     

离散分数阶神经网络的全局Mittag-Leffler稳定性

研究了一类离散分数阶神经网络的Mittag-Leffler稳定性问题.首先, 基于离散分数阶微积分理论、神经网络理论,提出了一类离散分数阶神经网络.其次,利用不等式技巧和离散Laplace变换,通过构造合适的Lyapunov函数,得到了离散分数阶神经网络全局Mittag-Leffler稳定的充分性判据.最后,通过一个数值仿真算例验证了所提出理论的有效性.     

广义二阶流体涡流速度的衰减和温度扩散

将分数阶微积分运算引入到二阶流体的本构关系中,建立了带分数阶导数的广义二阶流体模型．研究了广义二阶流体涡流速度的衰减和温度扩散,利用分数阶导数的Laplace变换和广义Mittag-Leffler函数,得到了涡流速度场和温度场的精确解,分析了分数阶指数对涡流速度的衰减和温度扩散的影响．     

时不变分数阶系统反周期解的存在性

反周期解问题是非线性微分系统动力学的重要特征.近年来,非线性整数阶微分系统的反周期解问题得到了广泛的研究,非线性分数阶微分系统的反周期解问题也得到了初步的讨论.不同于已有的工作,该文研究时不变分数阶系统反周期解的存在性问题.证明了时不变分数阶系统在有限时间区间内不存在反周期解,而当分数阶导数的下限趋近于无穷大时,时不变分数阶系统却存在反周期解.     

一类特殊的Riemann-Liouville分数阶积分的几何意义

主要研究阶数等于0.5的Riemann-Liouville (RL)分数阶积分的几何意义.通过变量替换,证明了0.5阶RL积分等价于沿着圆弧的曲线积分.对于同一个积分,如果沿着曲线观察,此积分是曲线积分;如果沿着坐标轴观察,此积分是分数阶积分.此结论说明,分数阶微积分提供了一种观察客观世界的新角度.另外,应用分数阶理论求解了一个关于转动惯量的问题,此实例说明分数阶现象是广泛存在的.     

一类不确定分数阶混沌系统的参数辨识

研究了一类不确定分数阶混沌系统的参数辨识问题,基于Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分给出了系统取得混沌同步的两个充分条件,并把该结论应用到特殊情形,研究表明选取适当的滑模面和控制律,不确定分数阶混沌系统可以取得混沌同步.     

分数阶多涡卷混沌系统滑模同步的两种控制方案

研究了分数阶多涡卷混沌系统滑模同步的两种控制方案,根据分数阶微积分的相关理论给出了系统取得同步的充分性条件,结果表明:选取适当的控制律以及滑模面,分数阶多涡卷误差系统将取得混沌同步.     

一类改进定义下的分数阶脉冲偏微分方程的振动性

本文研究了改进的Riemann-Liouville分数阶定义下的一类分数阶脉冲时滞偏微分方程在两类不同的边界条件下的强迫振动性质.利用分数阶微积分的性质、积分均值等方法,化分数阶偏微分方程为整数阶微分方程问题进行讨论,获得了一类方程解振动的充分条件.推广了一类分数阶脉冲偏微分方程解的振动性的结果.     

线性分数阶强迫振动的稳态响应

利用分数阶导数算子-∞D_t~β研究线性分数阶振动系统在谐波激励下的稳态响应.采用复指数函数形式的谐波激励,利用待定函数法得到与激励同频率的稳态响应,以及幅频关系和相频关系.讨论了分数阶导数项对刚度和阻尼的影响.     

基于分数阶损伤蠕变模型的圆形隧洞黏弹塑性解

深埋隧洞围岩变形是一个与时间相关的复杂力学过程.为了描述这一过程,首先基于分数阶理论,提出一个新的非线性蠕变损伤本构模型.然后基于该模型,并引入Hoke-Brown屈服准则,推导出深埋条件下圆形隧洞围岩位移的黏弹塑性解析解.最后,以锦屏二级水电站辅助洞为工程实例,对解析解的有效性进行验证,并分析了流变参数对流变位移的影响.研究结果表明:1)分数阶蠕变损伤本构可以较好的描述岩石蠕变全过程,即衰减蠕变、常速蠕变及加速蠕变过程.2)随着模型中分数阶阶次及损伤因子量值的增加,围岩的蠕变变形更为明显.3)解析曲线与现场实测位移平均值曲线在量值与形态上均吻合较好,验证了解析解的有效性.     

Caputo分数阶时滞细胞神经网络的稳定性分析

研究了一类Caputo分数阶时滞细胞神经网络模型的稳定性.通过利用分数阶微积分中的常数变分法,得到了Caputo分数阶时滞细胞神经网络解的差分形式,推导出模型的有界解和平衡点的存在性与唯一性,最后证明了神经网络的全局指数稳定性.     

高维非齐次时间分数阶扩散-波动方程的解析解问题

分数阶微积分是专门研究任意阶积分和微分的数学性质及其应用的领域,是传统的整数阶微积分的推广,分数阶微分方程是含有非整数阶导数的方程.时间分数阶扩散-波动方程可以用来模拟由传统的扩散-波动方程演变而来的反常扩散方程.考虑在有限区间上高维非齐次时间分数阶扩散-波动方程的初边值问题.利用分离变量法,导出了高维非齐次时间分数阶扩散-波动方程初边值问题的基本解.     

The Cubic B-Spline Method for a Class of Caputo-Fabrizio Fractional Differential Equations北大核心CSCD

基于分数阶微积分基本定理和三次B样条理论,构造了求解线性Caputo-Fabrizio型分数阶微分方程数值解的三次B样条方法,利用分数阶微积分基本定理将初值问题转化为关于解函数的表达式,再使用三次B样条函数逼近表达式中积分项的被积函数,进而计算了一类Caputo-Fabrizio型分数阶微分方程的数值解.给出了所构造的三次B样条方法的误差估计、收敛性和稳定性的理论证明.数值实验表明,该文数值方法在求解一类Caputo-Fabrizio型分数阶微分方程数值解时具有一定的可行性和有效性,且计算精度和计算效率优于现有的两种数值方法.     

微积分中反例的作用和构造

在微积分的创立和发展过程中,各种反例的出现对微积分概念的精确化,理论的严格化起到重要的促进作用.在微积分的教学过程中,反例仍可帮助深化知识的理解,否定错误的习题,辨析错误的解法.反例的构造有法可循.     

分数阶变时滞Cohen-Grossberg型BAM神经网络全局Mittag-Leffler稳定

主要研究分数阶变时滞Cohen-Grossberg型BAM神经网络,利用分数阶微积分有关性质,定义Mittag-leffler函数和对时间区间的有效划分,借助微分中值定理和一些分析技巧,给出了判定其系统解全局Mittag-Leffler稳定性充分条件.最后,给出数值例子以验证理论结果的有效性.     

积分型余项的泰勒公式与分数阶导数

基于将积分和微分统一的思想,并结合高阶积分我们得到了泰勒公式的积分型余项.并从积分型泰勒公式出发,直接推导出Riemann-Liouville分数阶导数计算公式及它和Caputo分数阶导数之间的关系.