Dissertations / Theses on the topic 'Fractional calculus'
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Tavares, Dina dos Santos. "Fractional calculus of variations." Doctoral thesis, Universidade de Aveiro, 2017. http://hdl.handle.net/10773/22184.
Full textO cálculo de ordem não inteira, mais conhecido por cálculo fracionário, consiste numa generalização do cálculo integral e diferencial de ordem inteira. Esta tese é dedicada ao estudo de operadores fracionários com ordem variável e problemas variacionais específicos, envolvendo também operadores de ordem variável. Apresentamos uma nova ferramenta numérica para resolver equações diferenciais envolvendo derivadas de Caputo de ordem fracionária variável. Consideram- -se três operadores fracionários do tipo Caputo, e para cada um deles é apresentada uma aproximação dependendo apenas de derivadas de ordem inteira. São ainda apresentadas estimativas para os erros de cada aproximação. Além disso, consideramos alguns problemas variacionais, sujeitos ou não a uma ou mais restrições, onde o funcional depende da derivada combinada de Caputo de ordem fracionária variável. Em particular, obtemos condições de otimalidade necessárias de Euler–Lagrange e sendo o ponto terminal do integral, bem como o seu correspondente valor, livres, foram ainda obtidas as condições de transversalidade para o problema fracionário.
The calculus of non–integer order, usual known as fractional calculus, consists in a generalization of integral and differential integer-order calculus. This thesis is devoted to the study of fractional operators with variable order and specific variational problems involving also variable order operators. We present a new numerical tool to solve differential equations involving Caputo derivatives of fractional variable order. Three Caputo-type fractional operators are considered, and for each one of them, an approximation formula is obtained in terms of standard (integer-order) derivatives only. Estimations for the error of the approximations are also provided. Furthermore, we consider variational problems subject or not to one or more constraints, where the functional depends on a combined Caputo derivative of variable fractional order. In particular, we establish necessary optimality conditions of Euler–Lagrange. As the terminal point in the cost integral, as well the terminal state, are free, thus transversality conditions are obtained.
Kimeu, Joseph M. "Fractional Calculus: Definitions and Applications." TopSCHOLAR®, 2009. http://digitalcommons.wku.edu/theses/115.
Full textMcBride, Adam C. "Fractional calculus, fractional powers of operators and Mellin multiplier transforms." Thesis, University of Edinburgh, 1994. http://hdl.handle.net/1842/15310.
Full textFerreira, Rui Alexandre Cardoso. "Calculus of variations on time scales and discrete fractional calculus." Doctoral thesis, Universidade de Aveiro, 2010. http://hdl.handle.net/10773/2921.
Full textEstudamos problemas do cálculo das variações e controlo óptimo no contexto das escalas temporais. Especificamente, obtemos condições necessárias de optimalidade do tipo de Euler–Lagrange tanto para lagrangianos dependendo de derivadas delta de ordem superior como para problemas isoperimétricos. Desenvolvemos também alguns métodos directos que permitem resolver determinadas classes de problemas variacionais através de desigualdades em escalas temporais. No último capítulo apresentamos operadores de diferença fraccionários e propomos um novo cálculo das variações fraccionário em tempo discreto. Obtemos as correspondentes condições necessárias de Euler– Lagrange e Legendre, ilustrando depois a teoria com alguns exemplos.
We study problems of the calculus of variations and optimal control within the framework of time scales. Specifically, we obtain Euler–Lagrange type equations for both Lagrangians depending on higher order delta derivatives and isoperimetric problems. We also develop some direct methods to solve certain classes of variational problems via dynamic inequalities. In the last chapter we introduce fractional difference operators and propose a new discrete-time fractional calculus of variations. Corresponding Euler–Lagrange and Legendre necessary optimality conditions are derived and some illustrative examples provided.
Ito, Yu. "Rough path theory via fractional calculus." 京都大学 (Kyoto University), 2015. http://hdl.handle.net/2433/199445.
Full textWaddell, Chris. "Fractional calculus and scales of spaces." Thesis, University of Strathclyde, 2004. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.288637.
Full textAbdelsheed, Ismail Gad Ameen. "Fractional calculus: numerical methods and SIR models." Doctoral thesis, Università degli studi di Padova, 2016. http://hdl.handle.net/11577/3422267.
Full textIl calcolo frazionario e` ”the theory of integrals and derivatives of arbitrary order, which unify and generalize the notions of integer-order differentiation and n-fold integration”. L’ idea di generalizzare operatori differenziali ad un ordine non intero, in particolare di ordine 1/2, compare per la prima volta in una corrispondenza di Leibniz con L’Hopital (1695), Johann Bernoulli (1695), e John Wallis (1697), come una semplice domanda o forse un gioco di pensieri. Nei successive trecento anni molti matematici hanno contribuito al calcolo frazionario: Laplace (1812), Lacroix (1812), di Fourier (1822), Abel (1823-1826), Liouville (1832-1837), Riemann (1847), Grunwald (1867-1872), Letnikov (1868-1872), Sonin (1869), Laurent (1884), Heaviside (1892-1912), Weyl (1917), Davis (1936), Erde`lyi (1939-1965), Gelfand e Shilov (1959-1964), Dzherbashian (1966), Caputo (1969), e molti altri. Eppure, è solo dopo la prima conferenza sul calcolo frazionario e le sue applicazioni che questo tema diventa una delle le aree più intensamente studiate dell’analisi matematica. Recentemente, molti matematici e ingegneri hanno cercato di modellare i processi reali utilizzando il calcolo frazionario. Questo a causa del fatto che spesso, la modellazione realistica di un fenomeno fisico non è locale nel tempo, ma dipende anche dalla storia, e questo comportamento può essere ben rappresentato attraverso modelli basati sul calcolo frazionario. In altre parole, la definizione dei derivata frazionaria fornisce un eccellente strumento per la modellazione della memoria e delle proprietà ereditarie di vari materiali e processi.
Shen, Xin. "Applications of Fractional Calculus In Chemical Engineering." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2018. http://hdl.handle.net/10393/37577.
Full textSikaneta, Ishuwa Christopher. "From fractional calculus to split dimensional regularization." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape15/PQDD_0012/MQ31867.pdf.
Full textBeig, Mirza Tanweer Ahmad. "Fractional Calculus and Dynamic Approach to Complexity." Thesis, University of North Texas, 2015. https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc822832/.
Full textDreisigmeyer, David W. "Volterra series fractional mechanics." Access citation, abstract and download form; downloadable file 1.54 Mb, 2004. http://wwwlib.umi.com/dissertations/fullcit/3131668.
Full textHartter, Beverly Jo Dossey John A. "Concept image and concept definition for the topic of the derivative." Normal, Ill. Illinois State University, 1995. http://wwwlib.umi.com/cr/ilstu/fullcit?p9603516.
Full textTitle from title page screen, viewed May 2, 2006. Dissertation Committee: John A. Dossey (chair), Stephen H. Friedberg, Beverly S. Rich, Kenneth Strand, Jane O. Swafford. Includes bibliographical references (leaves 93-97) and abstract. Also available in print.
Charoenphon, Sutthirut. "Green's Functions of Discrete Fractional Calculus Boundary Value Problems and an Application of Discrete Fractional Calculus to a Pharmacokinetic Model." TopSCHOLAR®, 2014. http://digitalcommons.wku.edu/theses/1327.
Full textAlmusharrf, Amera. "Development of Fractional Trigonometry and an Application of Fractional Calculus to Pharmacokinetic Model." TopSCHOLAR®, 2011. http://digitalcommons.wku.edu/theses/1048.
Full textBorthwick, Martin Francis. "Application of fractional calculus to rainfall-streamflow modelling." Thesis, University of Plymouth, 2010. http://hdl.handle.net/10026.1/1823.
Full textMoshrefi-Torbati, Mohamed. "Fractional calculus and its applications to dynamic systems." Thesis, University of Southampton, 1995. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.296421.
Full textSengul, Sevgi. "Discrete Fractional Calculus and Its Applications to Tumor Growth." TopSCHOLAR®, 2010. http://digitalcommons.wku.edu/theses/161.
Full textSimpson, Arthur Charles. "Numerical methods for the solution of fractional differential equations." Thesis, University of Liverpool, 2001. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.250281.
Full textFernandez, Arran. "Analysis in fractional calculus and asymptotics related to zeta functions." Thesis, University of Cambridge, 2018. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/284390.
Full textBastos, Nuno Rafael de Oliveira. "Fractional calculus on time scales - Cálculo fraccional em escalas temporais." Doctoral thesis, Universidade de Aveiro, 2012. http://hdl.handle.net/10773/8566.
Full textIntroduzimos um cálculo das variações fraccional nas escalas temporais ℤ e (hℤ)!. Estabelecemos a primeira e a segunda condição necessária de optimalidade. São dados alguns exemplos numéricos que ilustram o uso quer da nova condição de Euler–Lagrange quer da nova condição do tipo de Legendre. Introduzimos também novas definições de derivada fraccional e de integral fraccional numa escala temporal com recurso à transformada inversa generalizada de Laplace.
We introduce a discrete-time fractional calculus of variations on the time scales ℤ and (ℎℤ)!. First and second order necessary optimality conditions are established. Some numerical examples illustrating the use of the new Euler— Lagrange and Legendre type conditions are given. We also give new definitions of fractional derivatives and integrals on time scales via the inverse generalized Laplace transform.
Er, Aynur. "Stability of Linear Difference Systems in Discrete and Fractional Calculus." TopSCHOLAR®, 2017. http://digitalcommons.wku.edu/theses/1946.
Full textMeoli, Alessandra. "On fractional probabilistic mean value theorems, fractional counting processes and related results." Doctoral thesis, Universita degli studi di Salerno, 2017. http://hdl.handle.net/10556/2621.
Full textThe thesis collects the outcomes of the author’s research carried out in the research group Probability Theory and Mathematical Statistics at the Department of Mathematics, University of Salerno, during the doctoral programme “Mathematics, Physics and Applications”. The results are at the interface between Fractional Calculus and Probability Theory. While research in probability and applied fields is now well established and enthusiastically supported, the subject of fractional calculus, i.e. the study of an extension of derivatives and integrals to any arbitrary real or complex order, has achieved widespread popularity only during the past four decades or so, because of its applications in several fields of science, engineering and finance. Moreover, the application of the fractional paradigm to probability theory has been carefully but partially explored over the years, especially from the point of view of stochastic processes. The aim of the thesis is to prove some new theorems at the interface between Mathematical Analysis and Probability Theory, and to study rigorously certain new stochastic processes and statistical models constructed on top of some well-known classical results and then generalized by means of fractional calculus. The dissertation is organized as follows. In Chapter 1 we give an overview about the main ideas that inspire fractional calculus and about the mathematical techniques for dealing with fractional operators and the related special functions and probability distributions. In order to develop certain fractional probabilistic analogues of Taylor’s theorem 1 and mean value theorem, in Chapter 2 we introduce the nth-order fractional equilibrium distribution in terms of the Weyl fractional integral and investigate its main properties. Specifically, we show a characterization result by which the nth-order fractional equilibrium distribution is identical to the starting distribution if and only if it is exponential. The nth-order fractional equilibrium density is then used to prove a fractional probabilistic Taylor’s theorem based on derivatives of Riemann-Liouville type. A fractional analogue of the probabilistic mean value theorem is thus developed for pairs of nonnegative random variables ordered according to the survival bounded stochastic order. We also provide some related results, both involving the normalized moments and a fractional extension of the variance, and a formula of interest to actuarial science. In conclusion, we discuss the probabilistic Taylor’s theorem based on fractional Caputo derivatives. In Chapter 3 we consider a fractional counting process with jumps of integer amplitude 1,2,...,k, whose probabilities satisfy a suitable system of fractional differencedifferential equations. We obtain the moment generating function and the probability law of the resulting process in terms of generalized Mittag-Leffler functions. We also discuss two equivalent representations both in terms of a compound fractional Poisson process and of a subordinator governed by a suitable fractional Cauchy problem. The first occurrence time of a jump of fixed amplitude is proved to have the same distribution as the waiting time of the first event of a classical fractional Poisson process, this extending a well-known property of the Poisson process. When k = 2 we also express the distribution of the first-passage time of the fractional counting process in an integral form. We then show that the ratios given by the powers of the fractional Poisson process and of the counting process over their means tend to 1 in probability. In Chapter 4 we propose a generalization of the alternating Poisson process from the point of view of fractional calculus. We consider the system of differential equations governing the state probabilities of the alternating Poisson process and replace the ordinary derivative with a fractional one (in the Caputo sense). This produces a fractional 2-state point process, whose probability mass is expressed in terms of the (two-parameter) Mittag-Leffler function. We then show that it can be recovered also by means of renewal theory arguments. We study the limit state probability, and certain proportions involving the fractional moments of the sub-renewal periods of the process. In order to derive new Mittag-Leffler-like distributions related to the considered process, we then exploit a transformation acting on pairs of stochastically ordered random variables, which is an extension of the equilibrium operator and deserves interest in the analysis of alternating stochastic processes. In Chapter 5 we analyse a jump-telegraph process by replacing the classical exponential distribution of the interarrival times which separate consecutive velocity changes (and jumps) with a generalized Mittag-Leffler distribution. Such interarrival times constitute the random times of a fractional alternating Poisson process. By means of renewal theory-based arguments, we obtain the forward and backward transition 2 densities of the motion in series form, and prove their uniform convergence. Specific attention is then given to the case of jumps with constant size, for which we also obtain the mean of the process. We conclude the chapter by investigating the first-passage time of the process through a constant positive boundary, providing its formal distribution and suitable lower bounds. Chapter 6 is dedicated to a stochastic model for competing risks involving the MittagLeffler distribution, inspired by fractional random growth phenomena. We prove the independence between the time to failure and the cause of failure, and investigate some properties of the related hazard rates and ageing notions. We also face the general problem of identifying the underlying distribution of latent failure times when their joint distribution is expressed in terms of copulas and the time transformed exponential model. The special case concerning the Mittag-Leffler distribution is approached by means of numerical treatment. We finally adapt the proposed model to the case of a random number of independent competing risks. This leads to certain mixtures of Mittag-Leffler distributions, whose parameters are estimated through the method of moments for fractional moments. [edited by author]
La tesi raccoglie i risultati dell’attivit`a di ricerca condotta dall’autore nel gruppo di ricerca Calcolo delle Probabilit`a e Statistica Matematica, presso il Dipartimento di Matematica dell’Universita` di Salerno, nell’ambito del Corso di Dottorato in “Matematica, Fisica e Applicazioni”, XXIX ciclo. I risultati si collocano all’interfaccia tra Calcolo delle Probabilit`a e Calcolo Frazionario. Mentre la ricerca in probabilit`a `e oggi ben consolidata e supportata, il calcolo frazionario, cio`e lo studio della possibilita` di generalizzare il calcolo integrale e il calcolo differenziale classici ad un ordine arbitrario, reale o complesso, ha acquisito notevole popolarita` e importanza nel corso degli ultimi quattro decenni, soprattutto in virtu` delle sue applicazioni in numerosi campi delle scienze e dell’ingegneria. Inoltre, le intersezioni tra calcolo delle probabilita` e calcolo frazionario sono state esplorate con attenzione, ma parzialmente, nel corso degli anni, soprattutto dal punto di vista dei processi stocastici. Lo scopo della tesi `e quello di dimostrare alcuni nuovi teoremi che si collocano all’interfaccia tra l’Analisi Matematica e il Calcolo delle Probabilita`, e di studiare con rigore certi nuovi processi stocastici e modelli statistici costruiti a partire da risultati classici ben noti e poi modificati mediante le tecniche del calcolo frazionario. La tesi `e strutturata come segue. Nel primo capitolo si richiamano alcune nozioni di base e le proprieta` dei principali operatori e delle funzioni del calcolo frazionario, l’integrale di Riemann-Liouville, le derivate di Riemann-Liouville e di Caputo, la funzione di Mittag-Leffler. 1 Nel capitolo 2, al fine di ricavare alcuni analoghi probabilistici di tipo frazionario dei teoremi di Taylor e di Lagrange, `e stata introdotta la distribuzione di equilibrio frazionaria di ordine n definita in termini dell’integrale di Weyl e ne sono state indagate le propriet`a principali. In particolare, si dimostra che la distribuzione di equilibrio frazionaria di ordine n costruita a partire da un’assegnata distribuzione di probabilita`, coincide con questa se e solo se essa `e esponenziale. La distribuzione introdotta viene utilizzata per dimostrare una versione frazionaria dei teoremi di Taylor e del valore medio probabilistici, quest’ultimo applicabile a coppie di variabili aleatorie opportunamente ordinate. Inoltre, si forniscono sia risultati che coinvolgono i momenti normalizzati e un’estensione frazionaria della varianza, sia una formula di interesse nelle scienze attuariali. In conclusione, si discute il teorema di Taylor probabilistico basato sulla derivata frazionaria nel senso di Caputo. Nel terzo capitolo `e stata considerata una generalizzazione frazionaria del processo di Poisson con salti di ampiezza arbitraria, esprimendo la legge di probabilita` mediante funzioni di tipo Mittag- Leffler. L’evoluzione del processo `e guidata da equazioni differenziali e alle differenze finite frazionarie. Dopo aver studiato due rappresentazioni equivalenti del processo considerato, particolare attenzione `e stata posta al problema del tempo di primo passaggio, alla determinazione dei tempi di attesa ed a problemi di tipo asintotico. Tra le altre cose, si `e mostrato che il tempo di prima occorrenza di un salto di ampiezza i, i ∈{1,2,...,k}, k ∈N, `e distribuito come il tempo di prima occorrenza di un evento di un processo di Poisson frazionario di parametro λi > 0, generalizzando, quindi, una importante proprieta` valida nel caso classico. Nel quarto capitolo si propone una generalizzazione del processo di Poisson alternante dal punto di vista del calcolo frazionario, ottenuta sostituendo nel sistema di equazioni differenziali che governa la funzione di probabilita` del processo di Poisson alternante la derivata ordinaria con la derivata frazionaria (nel senso di Caputo) o, equivalentemente, mediante argomenti di teoria del rinnovo. La massa di probabilit`a del nuovo processo `e espressa in termini della funzione di Mittag-Leffler con due parametri. Abbiamo studiato il comportamento asintotico delle probabilit`a di stato e alcune proporzioni che coinvolgono i momenti frazionari dei periodi di rinnovo del processo. Infine, sono state ricavate nuove distribuzioni di tipo Mittag-Leffler relative al processo considerato sfruttando una trasformazione agente su coppie di variabili casuali ordinate stocasticamente, che estende l’operatore equilibrio, di interesse per l’analisi di processi stocastici alternanti. Nel Capitolo 5 si studia un processo stocastico unidimensionale che descrive un moto aleatorio caratterizzato dall’alternarsi di due diverse velocit`a in direzioni opposte. Il processo che regola i cambi di velocit`a (e di direzione) `e il processo di Poisson alternante di tipo frazionario studiato nel capitolo 4. In particolare, nell’istante in cui si verifica un evento di tale processo si compie un salto di ampiezza non aleatoria e quindi il cambiamento di direzione. Pertanto, il processo in esame `e una generalizzazione del processo del telegrafo integrato con salti. Le densit`a di transizione in avanti e all’indietro del moto sono espresse come serie uniformemente convergenti 2 di funzioni di Mittag-Leffler. Particolare attenzione `e stata dedicata al caso di salti di ampiezza costante e uguale distribuzione dei tempi di rinnovo. La distribuzione del tempo di primo passaggio attraverso una barriera costante `e espressa in modo implicito. Tuttavia, in alcuni casi `e data la forma esplicita. L’analisi viene eseguita anche mediante un approccio computazionale. Partendo da fenomeni di crescita di tipo frazionario, nel capitolo 6 abbiamo costruito un modello statistico a rischi competitivi che coinvolge la distribuzione di MittagLeffler. Abbiamo dimostrato l’indipendenza tra il tempo e la causa del fallimento, ed abbiamo indagato alcune propriet`a dei tassi di rischio e delle nozioni di invecchiamento relativi. Abbiamo trattato il problema dell’individuazione della distribuzione sottostante dei tempi di guasto latenti quando la loro distribuzione congiunta `e espressa in termini di copule e mediante il modello TTE (Time Transformed Exponential). Il caso particolare riguardante la distribuzione Mittag-Leffler `e stato trattato numericamente. Il modello proposto `e stato adattato al caso di un numero casuale di rischi in competizione indipendenti. Questo porta ad alcune misture di distribuzioni di tipo Mittag-Leffler, i cui parametri sono stati stimati mediante il metodo dei momenti per momenti frazionari. [a cura dell'autore]
XV n.s.
Bologna, Mauro. "The Dynamic Foundation of Fractal Operators." Thesis, University of North Texas, 2003. https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc4235/.
Full textPooseh, Shakoor. "Computational methods in the fractional calculus of variations and optimal control." Doctoral thesis, Universidade de Aveiro, 2013. http://hdl.handle.net/10773/11510.
Full textThe fractional calculus of variations and fractional optimal control are generalizations of the corresponding classical theories, that allow problem modeling and formulations with arbitrary order derivatives and integrals. Because of the lack of analytic methods to solve such fractional problems, numerical techniques are developed. Here, we mainly investigate the approximation of fractional operators by means of series of integer-order derivatives and generalized finite differences. We give upper bounds for the error of proposed approximations and study their efficiency. Direct and indirect methods in solving fractional variational problems are studied in detail. Furthermore, optimality conditions are discussed for different types of unconstrained and constrained variational problems and for fractional optimal control problems. The introduced numerical methods are employed to solve some illustrative examples.
O cálculo das variações e controlo óptimo fraccionais são generalizações das correspondentes teorias clássicas, que permitem formulações e modelar problemas com derivadas e integrais de ordem arbitrária. Devido à carência de métodos analíticos para resolver tais problemas fraccionais, técnicas numéricas são desenvolvidas. Nesta tese, investigamos a aproximação de operadores fraccionais recorrendo a séries de derivadas de ordem inteira e diferenças finitas generalizadas. Obtemos majorantes para o erro das aproximações propostas e estudamos a sua eficiência. Métodos directos e indirectos para a resolução de problemas variacionais fraccionais são estudados em detalhe. Discutimos também condições de optimalidade para diferentes tipos de problemas variacionais, sem e com restrições, e para problemas de controlo óptimo fraccionais. As técnicas numéricas introduzidas são ilustradas recorrendo a exemplos.
Adams, Jay L. "Hankel Operators for Fractional-Order Systems." University of Akron / OhioLINK, 2009. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1248198109.
Full textWu, Fang. "NABLA Fractional Calculus and Its Application in Analyzing Tumor Growth of Cancer." TopSCHOLAR®, 2012. http://digitalcommons.wku.edu/theses/1217.
Full textBanks, Nicola E. "Insights from the parallel implementation of efficient algorithms for the fractional calculus." Thesis, University of Chester, 2015. http://hdl.handle.net/10034/613841.
Full textUyanik, Meltem. "Analysis of Discrete Fractional Operators and Discrete Fractional Rheological Models." TopSCHOLAR®, 2015. http://digitalcommons.wku.edu/theses/1491.
Full textGuo, Xu. "Fractional differential equations for modelling financial processes with jumps." HKBU Institutional Repository, 2015. https://repository.hkbu.edu.hk/etd_oa/192.
Full textLebovits, Joachim. "Stochastic calculus with respect to multi-fractional Brownian motion and applications to finance." Phd thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00704526.
Full textNissilä, J. (Juhani). "Fractional calculus and generalised norms in condition monitoring of a load haul dumper." Master's thesis, University of Oulu, 2015. http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201504021282.
Full textDifferentiaalilaskennan perusoperaatiot derivointi ja integrointi ovat yleistettävissä jopa kompleksilukuasteisiksi. Näitä yleistyksiä tutkitaan fraktionaalisessa analyysissä, joka on löytänyt myös yllättäviä sovelluskohteita fysiikan ja tekniikan aloilta. Näitä ovat esimerkiksi koneiden kunnonvalvonta ja kunnon diagnostikka, joissa teollisuuden koneiden kuntoa seurataan ja tutkitaan niiden elinkaaren aikana niitä vahingoittamatta. Tässä tutkielmassa esittelen fraktionaalisen analyysin perusteita kattavasti. Tutkimukseni tärkeimpiä osa-alueita ovat Fourier-analyysi ja distribuutioteoria. Esittelen uusia tuloksia fraktionaalisten derivaattojen jatkuvuusominaisuuksista sekä eri määritelmien yhtenevyydestä. Lisäksi johdan tehokkaan algoritmin fraktionaalisten derivaattojen ja integraalien numeerista laskentaa varten. Laskenta suoritetaan taajuustasossa, jolloin voidaan hyödyntää myös FFT-algoritmin nopeutta. Tutkielman kokeellisessa osuudessa käsittelen kiihtyvyyssignaaleja, jotka on mitattu Pyhäsalmen kaivoksessa malminlastausajoneuvon etuakselistosta. Signaaleista lasketaan reaaliasteisia derivaattoja ja integraaleja sekä niistä edelleen yleistettyjä vektorinormeja. Laskettujen arvojen joukosta etsitään herkimpiä indikaattoreita lastauslaitteen akseliston kunnolle. Myös kompleksiderivaatat paljastavat havainnollisesti akseliston kunnon heikkenemisen 368 päivää kestävän mittausjakson aikana
Arslan, Aykut. "Discrete Fractional Hermite-Hadamard Inequality." TopSCHOLAR®, 2017. http://digitalcommons.wku.edu/theses/1940.
Full textMorlanes, José Igor. "Some Extensions of Fractional Ornstein-Uhlenbeck Model : Arbitrage and Other Applications." Doctoral thesis, Stockholms universitet, Statistiska institutionen, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:su:diva-147437.
Full textFöreliggande doktorsavhandling strävar efter att utöka sannolikhetsbaserade och statistiska modeller med stokastiska differentialekvationer. De beskrivna modellerna fångar väsentliga egenskaper i data som inte förklaras av klassiska diffusionsmodeller för brownsk rörelse. Nya resultat, som författaren har härlett, presenteras i fem uppsatser. De är ordnade i två delar. Del 1 innehåller tre uppsatser om statistisk inferens och simulering av en familj av stokastiska processer som är relaterade till fraktionell brownsk rörelse och Ornstein-Uhlenbeckprocessen, så kallade andra ordningens fraktionella Ornstein-Uhlenbeckprocesser (fOU2). I två av uppsatserna visar vi hur vi kan simulera fOU2-processer med hjälp av cyklisk inbäddning och minneslös transformering. I den tredje uppsatsen konstruerar vi en minsta-kvadratestimator som ger konsistent skattning av driftparametern och bevisar centrala gränsvärdessatsen med tekniker från statistisk analys för gaussiska processer och malliavinsk analys. Del 2 av min forskning består av två uppsatser om marknadsmodeller med plötsliga hopp och portföljstrategier med arbitrage för en insiderhandlare. En av uppsatserna beskriver två arbitragefria marknader med riskneutrala värderingsformeln och en arbitragestrategi som består i växla mellan marknaderna. Den väsentliga komponenten är skillnaden mellan marknadernas volatilitet. Statistisk evidens i den här situationen visas utifrån ett sekventiellt datamaterial. I den andra uppsatsen analyserar vi arbitragestrategier hos en insiderhandlare i en finansiell marknad som förändrar sig enligt en Markovkedja där alla förändringar i tillstånd består av plötsliga hopp. Det gör vi med en likelihoodprocess. Vi konstruerar detta med utökad filtrering med hjälp av Itôanalys och allmän teori för stokastiska processer.
At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 4: Manuscript. Paper 5: Manuscript.
Consiglio, Armando. "Time-fractional diffusion equation and its applications in physics." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/13704/.
Full textKhan, Mumtaz Ahmad, and Bhagwat Swaroop Sharma. "A study of three variable analogues of certain fractional integral operators." Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014. http://repositorio.pucp.edu.pe/index/handle/123456789/95821.
Full textAmsheri, Somia Muftah Ahmed. "Fractional calculus operator and its applications to certain classes of analytic functions : a study on fractional derivative operator in analytic and multivalent functions." Thesis, University of Bradford, 2013. http://hdl.handle.net/10454/6320.
Full textAmsheri, Somia M. A. "Fractional calculus operator and its applications to certain classes of analytic functions. A study on fractional derivative operator in analytic and multivalent functions." Thesis, University of Bradford, 2013. http://hdl.handle.net/10454/6320.
Full textPapakokkinou, Maria. "Portfolio theory subject to value at risk constraints and some financial applications of fractional calculus." Thesis, Imperial College London, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.419782.
Full textYu, Qiang. "Numerical simulation of anomalous diffusion with application to medical imaging." Thesis, Queensland University of Technology, 2013. https://eprints.qut.edu.au/62068/1/Qiang_Yu_Thesis.pdf.
Full textHu, Ke. "On an equation being a fractional differential equation with respect to time and a pseudo-differential equation with respect to space related to Lévy-type processes." Thesis, Swansea University, 2012. https://cronfa.swan.ac.uk/Record/cronfa43021.
Full textMukhopadhyay, Shayok. "Fractional Order Modeling and Control: Development of Analog Strategies for Plasma Position Control of the Stor-1M Tokamak." DigitalCommons@USU, 2009. https://digitalcommons.usu.edu/etd/460.
Full textKisela, Tomáš. "Zlomkové diferenciální rovnice a jejich aplikace." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2008. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-227885.
Full textAcar, Nihan. "Development of Nabla Fractional Calculus and a New Approach to Data Fitting in Time Dependent Cancer Therapeutic Study." TopSCHOLAR®, 2012. http://digitalcommons.wku.edu/theses/1146.
Full textRodrigues, Fabio Grangeiro 1980. "Sobre cálculo fracionário e soluções da equação de Bessel." [s.n.], 2015. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/306992.
Full textTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica
Made available in DSpace on 2018-08-26T23:00:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_FabioGrangeiro_D.pdf: 1185818 bytes, checksum: 96f82c6ff4622e4ecdd3ccae79803dae (MD5) Previous issue date: 2015
Resumo: Neste trabalho é apresentado um modo de se obter soluções de um caso particular da equação hipergeométrica confluente, a equação de Bessel de ordem p, utilizando-se da teoria do cálculo de ordem arbitrária, também conhecido popularmente por cálculo fracionário. Em particular, discutimos alguns equívocos identificados na literatura e levantamos questionamentos sobre algumas interpretações a respeito dos operadores formulados segundo Riemann-Liouville quando aplicados a certos tipos de funções. Para tanto, apresentamos inicialmente os operadores de integração e diferenciação fracionárias segundo as formulações mais clássicas (Riemann-Liouville, Caputo e Grünwald-Letnikov) e, em seguida, apresentamos o operador de integrodiferenciação fracionária que é a tentativa de unificar as operações de integração e diferenciação sob um único operador. Ao longo do texto indicamos as principais propriedades destes operadores e citamos algumas das suas aplicações comumente encontrados na Matemática, Física e Engenharias
Abstract: In this thesis we discuss the solvability of the Bessel's differential equation of order p, which is a particular case of the confluent hypergeometric equation, from the perspective of the theory of calculus of arbitrary order, also commonly known as fractional calculus. In particular, we expose some misconceptions encountered in the literature and we raise some questions about interpretations of the Riemann-Liouville operators when acting on certain types of functions. In order to do so, we present the main fractional operators (Riemann-Liouville, Caputo and Grünwald-Letnikov) as well as the fractional integrodifferential operator, which is an unified view of both integration and differentiation under a single operator. We also show the main properties of these operators and mention some of its applications in Mathematics, Physics and Engeneering
Doutorado
Matematica Aplicada
Doutor em Matemática Aplicada
Camargo, Rubens de Figueiredo. "Calculo fracionario e aplicações." [s.n.], 2009. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/307012.
Full textTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica
Made available in DSpace on 2018-08-12T21:42:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_RubensdeFigueiredo_D.pdf: 9956358 bytes, checksum: 45d7b7d76ae44d9b713d341ffc7a1ad5 (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: Apresentamos neste trabalho um estudo sistemático e detalhado sobre integrais e derivadas de ordens arbitrárias, o assim chamado cálculo de ordem não-inteira, popularizado com o nome de Cálculo Fracionário. Em particular, discutimos e resolvemos equações diferenciais e integrodiferenciais de ordem não-inteira e suas aplicações em diversas áreas do conhecimento, bem como apresentamos resultados inéditos, isto é, teoremas de adição, envolvendo as funções de Mittag-Leffler. Após abordar as diferentes definições para a derivada de ordem não-inteira, justificamos o fato de utilizarmos, em nossas aplicações, a definição de derivada conforme proposta por Caputo, mais restritiva, e não a definição segundo Riemann-Liouville, embora seja esta a mais difundida. Nas aplicações apresentamos uma generalização para a equação diferencial associada ao problema do telégrafo na versão fracionária, cuja solução, obtida de duas maneiras distintas, deu origem a dois novos teoremas de adição envolvendo as funções de Mittag-Leffler. Numa segunda aplicação, discutimos o conhecido sistema de Lotka-Volterra na versão fracionária; por fim, introduzimos e resolvemos uma equação integrodiferencial fracionária, a assim chamada, equação de Langevin generalizada fracionária.
Abstract: At this work we present a systematic and detailed study about integrals and derivatives of arbitrary order, the so-called non-integer order calculus, popularized with the name Fractional Calculus. Particularly, we discuss and solve non-integer order differential and integrodifferential equations and its applications into several areas of the knowledge, as well as introduce some new results, i.e., addition theorems, involving the Mittag-Leffler functions. After approaching the different definitions to the non-integer order derivative, we justify the fact that we use, in our applications, the definition proposed by Caputo to the fractional derivative, which is more restrictive, instead of the Riemann-Liouville ones, although this one is best known. Into the applications we presented a fractional generalization to the equation associated with the telegraph's problem, whose solution, obtained by two different ways, was the origin of two new addition theorems to the Mittag-Leffler functions. As a second application, we present the fractional version of the Lotka-Volterra system; finally, we introduce and solve the fractional generalized Langevin equation.
Doutorado
Doutor em Matemática
Farquhar, Megan Elizabeth. "Cardiac modelling with fractional calculus: An efficient computational framework for modelling the propagation of electrical impulses in the heart." Thesis, Queensland University of Technology, 2018. https://eprints.qut.edu.au/120682/1/__qut.edu.au_Documents_StaffHome_StaffGroupH%24_halla_Desktop_Megan_Farquhar_Thesis.pdf.
Full textBOLOGNA, Emanuela. "Multiscale Biomechanical Characterization of Ligaments and Tendons of the Human Knee." Doctoral thesis, Università degli Studi di Palermo, 2020. http://hdl.handle.net/10447/437545.
Full textZemčíková, Michaela. "Kvalitativní a numerická analýza zlomkových diferenciálních rovnic." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2013. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-230944.
Full textContharteze, Eliana 1984. "Equações diferenciais fracionárias e as funções de Mittag-Leffler." [s.n.], 2014. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/306993.
Full textTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica
Made available in DSpace on 2018-08-26T02:22:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Contharteze_Eliana_D.pdf: 2292843 bytes, checksum: c606ccefade98acff6e3f2b74c2ac021 (MD5) Previous issue date: 2014
Resumo: Apresentamos operadores de integração e derivação fracionárias, que em particular, podem ser utilizados para descrever um processo difusivo anômalo através de uma equação diferencial fracionária. Como aplicação, discutimos uma equação diferencial fracionária associada ao processo de desaceleração de nêutrons, utilizando as transformadas integrais de Laplace e Fourier e através de uma conveniente implementação computacional, obtemos gráficos associados à solução dessa equação. Algumas propriedades dos operadores de integração e derivação fracionárias são mencionadas e utilizadas para escrever o teorema fundamental do cálculo fracionário. A clássica função de Mittag-Leffler, envolvendo um parâmetro e a função de Mittag-Leffler com dois parâmetros desempenham um papel importante no estudo das equações diferenciais fracionárias. A chamada função de Mittag-Leffler com três parâmetros, que generaliza as duas anteriores, emerge naturalmente no estudo da equação diferencial fracionária associada ao problema do telégrafo. Novas representações para as funções de Mittag-Leffler foram obtidas em termos de integrais impróprias de funções trigonométricas, a partir do cálculo da transformada de Laplace inversa sem usar um contorno de integração e como aplicação, encontramos algumas integrais impróprias interessantes que, geralmente, são demonstradas por aproximação com o uso de análise de Fourier ou teoria dos resíduos
Abstract: We present the operators of fractional integration and differentiation, which can be used to describe an anomalous diffusion process by means of a fractional differential equation. As an application we discuss a fractional differential equation associated with the slowing-down of neutrons using Laplace and Fourier transforms. With the help of a convenient computational implementation we obtain graphs of the solutions of this equation. Some properties of the operators of fractional integration and differentiation are mentioned and used to demonstrate the fundamental theorem of fractional calculus. The classical Mittag-Leffler function with one parameter and the Mittag-Leffler function with two parameters play an important role in the study of fractional differential equations. The so-called Mittag-Leffler function with three parameters, which generalizes the previous two functions, naturally arises in the study of the fractional differential equation associated with the telegraph problem. By calculating the inverse Laplace transform without using contour integration we obtain new representations for the Mittag-Leffler functions in terms of improper integrals of trigonometric functions; as an application we obtain some interesting improper integrals which are usually proved by approximation using Fourier analysis or residue theory
Doutorado
Matematica Aplicada
Doutora em Matemática Aplicada
Kuroda, Lucas Kenjy Bazaglia. "Nova modelagem fracionária aplicada à dinâmica tumoral (HPV 16)." Botucatu, 2020. http://hdl.handle.net/11449/192191.
Full textResumo: O presente trabalho apresenta a nova modelagem fracionária, que considera propriedades hereditárias e efeitos de memória, no modelo de Gompertz, para descrever a evolução do câncer causado pela infecção do HPV 16. Devido a variabilidade do desenvolvimento do câncer em humanos, utiliza-se o crescimento in vivo do tumor em camundongo transgênico que expressam os oncogenes E6 e E7 tratados com DMBA / TPA (inicializador e promotor do HPV 16) para capturar as características gerais dessa variabilidade. Resultados mostram que a inserção de um novo parâmetro na correção dimensional da modelagem fracionária, descreve, em comparação ao modelo clássico, o progresso do volume tumoral em maior conformidade com os conjuntos de dados reais.
Abstract: The present work presents the fractional modeling, which considers hereditary properties and memory effects, to describe through the Gompertz model, the evolution of cancer caused by HPV 16 infection. Due to the variability of the development of cancer in humans, we used the in vivo growth of the transgenic mouse tumor expressing DMBA / TPA-treated E6 and E7 oncogenes (HPV 16 initiator and promoter) to capture the general characteristics of this variability. Results show that the insertion of a new parameter in the dimensional correction of fractional modeling describes, compared to the classical model, the progress of tumor volume in greater concorda with the actual data sets.
Doutor