求助PDF
{"title":"利用非线性压缩映射在分数阶微分方程存在性结果中应用周期和反周期边界条件","authors":"Sumati Kumari Panda, Velusamy Vijayakumar, Kottakkaran Sooppy Nisar","doi":"10.1186/s13661-023-01778-3","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Abstract We introduce a notion of nonlinear cyclic orbital $(\\xi -\\mathscr{F})$ <mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\"> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ξ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mi>F</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:math> -contraction and prove related results. With these results, we address the existence and uniqueness results with periodic/anti-periodic boundary conditions for: 1. The nonlinear multi-order fractional differential equation $$ \\mathcal{L}(\\mathcal{D})\\theta (\\varsigma )=\\sigma \\bigl(\\varsigma , \\theta ( \\varsigma ) \\bigr), \\quad \\varsigma \\in \\mathscr{J}=[0,\\mathscr{A}], \\mathscr{A}>0, $$ <mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\"> <mml:mi>L</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace /> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>∈</mml:mo> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>[</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mo>]</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mo>></mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math> where $$\\begin{aligned} &\\mathcal{L}(\\mathcal{D})=\\gamma _{w} \\,{}^{c} \\mathcal{D}^{\\delta _{w}}+ \\gamma _{w-1} \\,{}^{c} \\mathcal{D}^{\\delta _{w-1}}+\\cdots+\\gamma _{1} \\,{}^{c} \\mathcal{D}^{\\delta _{1}}+\\gamma _{0} \\,{}^{c} \\mathcal{D}^{\\delta _{0}},\\\\ &\\gamma _{\\flat}\\in \\mathbb{R}\\quad (\\flat =0,1,2,3,\\ldots,w), \\qquad \\gamma _{w} \\neq 0, \\\\ &0\\leq \\delta _{0}< \\delta _{1}< \\delta _{2}< \\cdots< \\delta _{w-1}< \\delta _{w}< 1; \\end{aligned}$$ <mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\"> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mi>L</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mo>⋯</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>♭</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>∈</mml:mo> <mml:mi>R</mml:mi> <mml:mspace /> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>♭</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>3</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mo>…</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace /> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>≠</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>≤</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mo>⋯</mml:mo> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>;</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> 2. The nonlinear multi-term fractional delay differential equation $$\\begin{aligned} &\\mathcal{L}(\\mathcal{D})\\theta (\\varsigma ) =\\sigma \\bigl(\\varsigma , \\theta ( \\varsigma ),\\theta (\\varsigma -\\tau ) \\bigr), \\quad \\varsigma \\in \\mathscr{J}=[0, \\mathscr{A}], \\mathscr{A}>0; \\\\ &\\theta (\\varsigma ) =\\bar{\\sigma}(\\varsigma ),\\quad \\varsigma \\in [-\\tau ,0], \\end{aligned}$$ <mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\"> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mi>L</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mi>τ</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace /> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>∈</mml:mo> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>[</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mo>]</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mo>></mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>;</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mover> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace /> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>∈</mml:mo> <mml:mo>[</mml:mo> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mi>τ</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>]</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> where $$\\begin{aligned} &\\mathcal{L}(\\mathcal{D})=\\gamma _{w} \\,{}^{c} \\mathcal{D}^{\\delta _{w}}+ \\gamma _{w-1} \\,{}^{c} \\mathcal{D}^{\\delta _{w-1}}+\\cdots+\\gamma _{1} \\,{}^{c} \\mathcal{D}^{\\delta _{1}}+\\gamma _{0} \\,{}^{c} \\mathcal{D}^{\\delta _{0}},\\\\ &\\gamma _{\\flat}\\in \\mathbb{R}\\quad (\\flat =0,1,2,3,\\ldots,w), \\qquad \\gamma _{w} \\neq 0, \\\\ &0\\leq \\delta _{0}< \\delta _{1}< \\delta _{2}< \\cdots< \\delta _{w-1}< \\delta _{w}< 1; \\end{aligned}$$ <mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\"> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mi>L</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mo>⋯</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>♭</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>∈</mml:mo> <mml:mi>R</mml:mi> <mml:mspace /> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>♭</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>3</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mo>…</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace /> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>≠</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>≤</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mo>⋯</mml:mo> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>;</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> moreover, here ${}^{c}\\mathcal{D}^{\\delta}$ <mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\"> <mml:mmultiscripts> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:none /> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mprescripts /> <mml:none /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:mmultiscripts> </mml:math> is predominantly called Caputo fractional derivative of order δ .","PeriodicalId":55333,"journal":{"name":"Boundary Value Problems","volume":"22 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":1.0000,"publicationDate":"2023-09-13","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Applying periodic and anti-periodic boundary conditions in existence results of fractional differential equations via nonlinear contractive mappings\",\"authors\":\"Sumati Kumari Panda, Velusamy Vijayakumar, Kottakkaran Sooppy Nisar\",\"doi\":\"10.1186/s13661-023-01778-3\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Abstract We introduce a notion of nonlinear cyclic orbital $(\\\\xi -\\\\mathscr{F})$ <mml:math xmlns:mml=\\\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\\\"> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ξ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mi>F</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:math> -contraction and prove related results. With these results, we address the existence and uniqueness results with periodic/anti-periodic boundary conditions for: 1. The nonlinear multi-order fractional differential equation $$ \\\\mathcal{L}(\\\\mathcal{D})\\\\theta (\\\\varsigma )=\\\\sigma \\\\bigl(\\\\varsigma , \\\\theta ( \\\\varsigma ) \\\\bigr), \\\\quad \\\\varsigma \\\\in \\\\mathscr{J}=[0,\\\\mathscr{A}], \\\\mathscr{A}>0, $$ <mml:math xmlns:mml=\\\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\\\"> <mml:mi>L</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace /> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>∈</mml:mo> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>[</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mo>]</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mo>></mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math> where $$\\\\begin{aligned} &\\\\mathcal{L}(\\\\mathcal{D})=\\\\gamma _{w} \\\\,{}^{c} \\\\mathcal{D}^{\\\\delta _{w}}+ \\\\gamma _{w-1} \\\\,{}^{c} \\\\mathcal{D}^{\\\\delta _{w-1}}+\\\\cdots+\\\\gamma _{1} \\\\,{}^{c} \\\\mathcal{D}^{\\\\delta _{1}}+\\\\gamma _{0} \\\\,{}^{c} \\\\mathcal{D}^{\\\\delta _{0}},\\\\\\\\ &\\\\gamma _{\\\\flat}\\\\in \\\\mathbb{R}\\\\quad (\\\\flat =0,1,2,3,\\\\ldots,w), \\\\qquad \\\\gamma _{w} \\\\neq 0, \\\\\\\\ &0\\\\leq \\\\delta _{0}< \\\\delta _{1}< \\\\delta _{2}< \\\\cdots< \\\\delta _{w-1}< \\\\delta _{w}< 1; \\\\end{aligned}$$ <mml:math xmlns:mml=\\\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\\\"> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mi>L</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mo>⋯</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>♭</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>∈</mml:mo> <mml:mi>R</mml:mi> <mml:mspace /> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>♭</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>3</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mo>…</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace /> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>≠</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>≤</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mo>⋯</mml:mo> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>;</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> 2. The nonlinear multi-term fractional delay differential equation $$\\\\begin{aligned} &\\\\mathcal{L}(\\\\mathcal{D})\\\\theta (\\\\varsigma ) =\\\\sigma \\\\bigl(\\\\varsigma , \\\\theta ( \\\\varsigma ),\\\\theta (\\\\varsigma -\\\\tau ) \\\\bigr), \\\\quad \\\\varsigma \\\\in \\\\mathscr{J}=[0, \\\\mathscr{A}], \\\\mathscr{A}>0; \\\\\\\\ &\\\\theta (\\\\varsigma ) =\\\\bar{\\\\sigma}(\\\\varsigma ),\\\\quad \\\\varsigma \\\\in [-\\\\tau ,0], \\\\end{aligned}$$ <mml:math xmlns:mml=\\\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\\\"> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mi>L</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mi>τ</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace /> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>∈</mml:mo> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>[</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mo>]</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mo>></mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>;</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mover> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace /> <mml:mi>ς</mml:mi> <mml:mo>∈</mml:mo> <mml:mo>[</mml:mo> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mi>τ</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>]</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> where $$\\\\begin{aligned} &\\\\mathcal{L}(\\\\mathcal{D})=\\\\gamma _{w} \\\\,{}^{c} \\\\mathcal{D}^{\\\\delta _{w}}+ \\\\gamma _{w-1} \\\\,{}^{c} \\\\mathcal{D}^{\\\\delta _{w-1}}+\\\\cdots+\\\\gamma _{1} \\\\,{}^{c} \\\\mathcal{D}^{\\\\delta _{1}}+\\\\gamma _{0} \\\\,{}^{c} \\\\mathcal{D}^{\\\\delta _{0}},\\\\\\\\ &\\\\gamma _{\\\\flat}\\\\in \\\\mathbb{R}\\\\quad (\\\\flat =0,1,2,3,\\\\ldots,w), \\\\qquad \\\\gamma _{w} \\\\neq 0, \\\\\\\\ &0\\\\leq \\\\delta _{0}< \\\\delta _{1}< \\\\delta _{2}< \\\\cdots< \\\\delta _{w-1}< \\\\delta _{w}< 1; \\\\end{aligned}$$ <mml:math xmlns:mml=\\\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\\\"> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mi>L</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mo>⋯</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:msup> <mml:mrow /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> </mml:msup> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>♭</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>∈</mml:mo> <mml:mi>R</mml:mi> <mml:mspace /> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>♭</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>3</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mo>…</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace /> <mml:msub> <mml:mi>γ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>≠</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd /> <mml:mtd> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>≤</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mo>⋯</mml:mo> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>w</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mi>w</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>;</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> moreover, here ${}^{c}\\\\mathcal{D}^{\\\\delta}$ <mml:math xmlns:mml=\\\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\\\"> <mml:mmultiscripts> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:none /> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mprescripts /> <mml:none /> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:mmultiscripts> </mml:math> is predominantly called Caputo fractional derivative of order δ .\",\"PeriodicalId\":55333,\"journal\":{\"name\":\"Boundary Value Problems\",\"volume\":\"22 1\",\"pages\":\"0\"},\"PeriodicalIF\":1.0000,\"publicationDate\":\"2023-09-13\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Boundary Value Problems\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.1186/s13661-023-01778-3\",\"RegionNum\":4,\"RegionCategory\":\"数学\",\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"Q1\",\"JCRName\":\"MATHEMATICS\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Boundary Value Problems","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.1186/s13661-023-01778-3","RegionNum":4,"RegionCategory":"数学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q1","JCRName":"MATHEMATICS","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
引用
批量引用
摘要
摘要引入了非线性循环轨道$(\xi -\mathscr{F})$ (ξ−F) -收缩的概念,并证明了相关结果。利用这些结果,我们讨论了周期/反周期边界条件下的存在唯一性结果:非线性多阶分数阶微分方程$$ \mathcal{L}(\mathcal{D})\theta (\varsigma )=\sigma \bigl(\varsigma , \theta ( \varsigma ) \bigr), \quad \varsigma \in \mathscr{J}=[0,\mathscr{A}], \mathscr{A}>0, $$ L (D) θ (ς) = σ (ς, θ (ς)), ς∈J = [0, A], A &gt;0,其中$$\begin{aligned} &\mathcal{L}(\mathcal{D})=\gamma _{w} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{w}}+ \gamma _{w-1} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{w-1}}+\cdots+\gamma _{1} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{1}}+\gamma _{0} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{0}},\\ &\gamma _{\flat}\in \mathbb{R}\quad (\flat =0,1,2,3,\ldots,w), \qquad \gamma _{w} \neq 0, \\ &0\leq \delta _{0}< \delta _{1}< \delta _{2}< \cdots< \delta _{w-1}< \delta _{w}< 1; \end{aligned}$$ L (D) = γ w c D δ w + γ w−1 c D δ w−1 +⋯⋯+ γ 1 c D δ 1 + γ 0 c D δ 0, γ∈R(≈0,1,2,3,…,w), γ w≠0,0≤δ 0 &lt;δ 1 &lt;δ 2 &lt;⋯&lt;δ w−1 &lt;δ w &lt;1;2. 非线性多项分数阶时滞微分方程$$\begin{aligned} &\mathcal{L}(\mathcal{D})\theta (\varsigma ) =\sigma \bigl(\varsigma , \theta ( \varsigma ),\theta (\varsigma -\tau ) \bigr), \quad \varsigma \in \mathscr{J}=[0, \mathscr{A}], \mathscr{A}>0; \\ &\theta (\varsigma ) =\bar{\sigma}(\varsigma ),\quad \varsigma \in [-\tau ,0], \end{aligned}$$ L (D) θ (ς) = σ (ς, θ (ς), θ (ς−τ)), ς∈J = [0, A], A &gt;0;θ (ς) = σ¯(ς), ς∈[- τ, 0],其中$$\begin{aligned} &\mathcal{L}(\mathcal{D})=\gamma _{w} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{w}}+ \gamma _{w-1} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{w-1}}+\cdots+\gamma _{1} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{1}}+\gamma _{0} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{0}},\\ &\gamma _{\flat}\in \mathbb{R}\quad (\flat =0,1,2,3,\ldots,w), \qquad \gamma _{w} \neq 0, \\ &0\leq \delta _{0}< \delta _{1}< \delta _{2}< \cdots< \delta _{w-1}< \delta _{w}< 1; \end{aligned}$$ L (D) = γ w c D δ w + γ w - 1 c D δ w - 1 +⋯⋯+ γ 1 c D δ 1 + γ 0 c D δ 0, γ∈R(≈0,1,2,3,…,w), γ w≠0,0≤δ 0 &lt;δ 1 &lt;δ 2 &lt;⋯&lt;δ w−1 &lt;δ w &lt;1;此外,${}^{c}\mathcal{D}^{\delta}$ D δ c主要被称为δ阶卡普托分数导数。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Applying periodic and anti-periodic boundary conditions in existence results of fractional differential equations via nonlinear contractive mappings
Abstract We introduce a notion of nonlinear cyclic orbital $(\xi -\mathscr{F})$ ( ξ − F ) -contraction and prove related results. With these results, we address the existence and uniqueness results with periodic/anti-periodic boundary conditions for: 1. The nonlinear multi-order fractional differential equation $$ \mathcal{L}(\mathcal{D})\theta (\varsigma )=\sigma \bigl(\varsigma , \theta ( \varsigma ) \bigr), \quad \varsigma \in \mathscr{J}=[0,\mathscr{A}], \mathscr{A}>0, $$ L ( D ) θ ( ς ) = σ ( ς , θ ( ς ) ) , ς ∈ J = [ 0 , A ] , A > 0 , where $$\begin{aligned} &\mathcal{L}(\mathcal{D})=\gamma _{w} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{w}}+ \gamma _{w-1} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{w-1}}+\cdots+\gamma _{1} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{1}}+\gamma _{0} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{0}},\\ &\gamma _{\flat}\in \mathbb{R}\quad (\flat =0,1,2,3,\ldots,w), \qquad \gamma _{w} \neq 0, \\ &0\leq \delta _{0}< \delta _{1}< \delta _{2}< \cdots< \delta _{w-1}< \delta _{w}< 1; \end{aligned}$$ L ( D ) = γ w c D δ w + γ w − 1 c D δ w − 1 + ⋯ + γ 1 c D δ 1 + γ 0 c D δ 0 , γ ♭ ∈ R ( ♭ = 0 , 1 , 2 , 3 , … , w ) , γ w ≠ 0 , 0 ≤ δ 0 < δ 1 < δ 2 < ⋯ < δ w − 1 < δ w < 1 ; 2. The nonlinear multi-term fractional delay differential equation $$\begin{aligned} &\mathcal{L}(\mathcal{D})\theta (\varsigma ) =\sigma \bigl(\varsigma , \theta ( \varsigma ),\theta (\varsigma -\tau ) \bigr), \quad \varsigma \in \mathscr{J}=[0, \mathscr{A}], \mathscr{A}>0; \\ &\theta (\varsigma ) =\bar{\sigma}(\varsigma ),\quad \varsigma \in [-\tau ,0], \end{aligned}$$ L ( D ) θ ( ς ) = σ ( ς , θ ( ς ) , θ ( ς − τ ) ) , ς ∈ J = [ 0 , A ] , A > 0 ; θ ( ς ) = σ ¯ ( ς ) , ς ∈ [ − τ , 0 ] , where $$\begin{aligned} &\mathcal{L}(\mathcal{D})=\gamma _{w} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{w}}+ \gamma _{w-1} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{w-1}}+\cdots+\gamma _{1} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{1}}+\gamma _{0} \,{}^{c} \mathcal{D}^{\delta _{0}},\\ &\gamma _{\flat}\in \mathbb{R}\quad (\flat =0,1,2,3,\ldots,w), \qquad \gamma _{w} \neq 0, \\ &0\leq \delta _{0}< \delta _{1}< \delta _{2}< \cdots< \delta _{w-1}< \delta _{w}< 1; \end{aligned}$$ L ( D ) = γ w c D δ w + γ w − 1 c D δ w − 1 + ⋯ + γ 1 c D δ 1 + γ 0 c D δ 0 , γ ♭ ∈ R ( ♭ = 0 , 1 , 2 , 3 , … , w ) , γ w ≠ 0 , 0 ≤ δ 0 < δ 1 < δ 2 < ⋯ < δ w − 1 < δ w < 1 ; moreover, here ${}^{c}\mathcal{D}^{\delta}$ D δ c is predominantly called Caputo fractional derivative of order δ .