分數(shù)階積分和導數(shù)--理論與應用
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- 作者:李常品,李東霞
- 出版時間:2025/1/1
- ISBN:9787030785565
- 出 版 社:科學出版社
- 中圖法分類:O172,O172.1
- 頁碼:957
- 紙張:
- 版次:1
- 開本:B5
本書是Stefan G.Samko,Anatoly A.Kilbas,Oleg I.Marichev所著英文專著Fractional Integrals and Derivatives:Theory and Applications的中文翻譯版本。書中闡述了幾乎所有已知的分數(shù)階積分-微分形式,并對它們進行了相互比較,強調(diào)了一個函數(shù)能否被另一個函數(shù)分數(shù)階積分表出的問題,突出了已知函數(shù)的分數(shù)階積分可表示性問題比它的分數(shù)階導數(shù)存在性問題更為重要,揭示了在某種意義下,函數(shù)分數(shù)階導數(shù)的存在性等價于其分數(shù)階積分的可表示性,同時給出了分數(shù)階積分-微分在積分方程和微分方程中的大量應用。此外,應原著作者要求,本書增加了一個附錄,介紹了第三作者及其合作者開發(fā)的分數(shù)階微積分的計算機代數(shù)系統(tǒng)。
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1.上海市自然科學獎 分數(shù)階微分方程的數(shù)值方法(李常品趙振剛),2017年
2.上海市優(yōu)秀博士學位論文指導教師:上海市研究生優(yōu)秀成果(學位論文)(指導的
博士生曾凡海獲得“ 2016年上海市優(yōu)秀博士論文獎”),2016年
3.獲分數(shù)階微積分領(lǐng)域的黎曼-劉維爾理論文章獎,2012年(本書依托獲獎項目)
目錄
譯者序
俄文版序言
英文版前言
俄文版前言
分數(shù)階積分和導數(shù)主要形式的符號
歷史簡述
第一章 區(qū)間上的分數(shù)階積分和導數(shù) 1
1 預備知識 1
1.1 Hλ與Hλ(ρ)空間 1
1.2 Lp與Lp(ρ)空間 6
1.3 一些特殊函數(shù) 11
1.4 積分變換 19
2 Riemann-Liouville分數(shù)階積分與導數(shù) 24
2.1 Abel 積分方程 24
2.2 Abel 方程在可積函數(shù)空間中的可解性 25
2.3 分數(shù)階積分和導數(shù)的定義及其最簡單性質(zhì) 27
2.4 復分數(shù)階積分和導數(shù) 31
2.5 一些初等函數(shù)的分數(shù)階積分 33
2.6 分數(shù)階積分和微分的逆運算 35
2.7 復合公式與算子半群的聯(lián)系 38
3 H.lder函數(shù)與可和函數(shù)的分數(shù)階積分 43
3.1 Hλ空間中的映射性質(zhì) 44
3.2 Hλ0(ρ)空間中的映射性質(zhì) 47
3.3 Lp 空間中的映射性質(zhì) 55
3.4 Lp(ρ)空間中的映射性質(zhì) 58
4 第一章的參考文獻綜述及補充信息 68
4.1 歷史注記.68
4.2 其他結(jié)果概述 (與§§1—3相關(guān)) 71
第二章 實軸和半軸上的分數(shù)階積分和導數(shù) 81
5 分數(shù)階積分和導數(shù)的主要性質(zhì).81
5.1 定義和基本性質(zhì) 81
5.2 H.lder函數(shù)的分數(shù)階積分 85
5.3 可和函數(shù)的分數(shù)階積分 89
5.4 Marchaud分數(shù)階導數(shù) 94
5.5 Hadamard有限部分積分 96
5.6 有限差分的性質(zhì)及α>1時的Marchaud分數(shù)階導數(shù).100
5.7 與分數(shù)次冪的聯(lián)系 103
6 函數(shù)的Lp-函數(shù)的分數(shù)階積分表示 104
6.1 Iα(Lp)空間 105
6.2 Lp-函數(shù)的分數(shù)階積分的逆 106
6.3 Iα(Lp)空間的刻畫 108
6.4 函數(shù)可表示為分數(shù)階積分的充分條件 111
6.5 Iα(Lp)-函數(shù)的連續(xù)積分模 116
7 分數(shù)階積分和導數(shù)的積分變換 116
7.1 Fourier變換 117
7.2 Laplace變換 119
7.3 Mellin變換 121
8 廣義函數(shù)的分數(shù)階積分和導數(shù) 123
8.1 基本思想 123
8.2 實軸R1的情形檢驗函數(shù)Lizorkin空間 124
8.3 Schwartz方法 131
8.4 半軸的情形基于共軛算子的方法.132
8.5 McBride方法 134
8.6 區(qū)間的情形.135
9 第二章的參考文獻綜述及附加信息 136
9.1 歷史注記 136
9.2 其他結(jié)果概述(與§§5—8相關(guān)) 139
9.3 分數(shù)階積分和導數(shù)的表格 150
第三章 分數(shù)階積分和導數(shù)的進一步性質(zhì) 154
10 帶權(quán)的分數(shù)階積分和導數(shù)的復合運算.154
10.1 兩個帶冪權(quán)的單邊積分復合運算 155
10.2 雙邊帶冪權(quán)積分的復合運算 166
10.3 多個帶冪權(quán)積分的復合運算 168
10.4 帶指數(shù)權(quán)及冪指數(shù)權(quán)積分的復合運算 172
11 分數(shù)階積分與奇異算子的聯(lián)系 175
11.1 奇異算子S 176
11.2 全直線的情況 178
11.3 區(qū)間及半直線的情形 180
11.4 一些其他的復合關(guān)系 185
12 勢型分數(shù)階積分 188
12.1 實軸的情形Riesz勢和Feller勢 188
12.2 Riesz勢在半軸上的截斷 192
12.3 半軸的情形.194
12.4 有限區(qū)間的情形.195
13 區(qū)間上可表示為分數(shù)階積分的函數(shù) 196
13.1 區(qū)間上的Marchaud導數(shù) 196
13.2 Lp 中函數(shù)的分數(shù)階積分的刻畫 200
13.3 分數(shù)階積分的延拓、限制與 “縫合” 204
13.4 Holder函數(shù)的分數(shù)階積分的刻畫 207
13.5 加權(quán)Holder空間的并集上的分數(shù)階積分 214
13.6 具有特定連續(xù)模函數(shù)的分數(shù)階積分和導數(shù) 216
14 實變函數(shù)的分數(shù)階積分-微分的其他結(jié)果.221
14.1 Lipschitz空間*和* 221
14.2分數(shù)階積分在*空間中的映射性質(zhì) 223
14.3 在整條直線上有定義且在每個有限區(qū)間內(nèi)屬于*的函數(shù)的分數(shù)階積分和導數(shù) 226
14.4 絕對連續(xù)函數(shù)的分數(shù)階導數(shù) 231
14.5 分數(shù)階積分和導數(shù)的Riesz中值定理及不等式 234
14.6 分數(shù)階積分與級數(shù)和積分的求和 238
15 廣義Leibniz法則 239
15.1 實軸上解析函數(shù)的分數(shù)階積分-微分 239
15.2 廣義Leibniz法則 242
16 分數(shù)階積分的漸近展開 245
16.1 漸近展開的定義與性質(zhì) 246
16.2 冪漸近展開的情形 248
16.3 冪對數(shù)漸近展開的情形 253
16.4 冪指數(shù)漸近展開的情形 256
16.5 Abel方程的漸近解 257
17 第三章的參考文獻綜述及附加信息 259
17.1 歷史注記 259
17.2 其他結(jié)果概述(與§§10—16相關(guān)) 265
第四章 分數(shù)階積分和導數(shù)的其他形式 282
18 Riemann-Liouville分數(shù)階積分的直接修正與推廣 282
18.1 Erdelyi-Kober型算子 282
18.2 函數(shù)關(guān)于另一個函數(shù)的分數(shù)階積分 285
18.3 Hadamard分數(shù)階積分-微分 288
18.4 Bessel分數(shù)階積分-微分的一維修正和空間* 291
18.5 Chen分數(shù)階積分 295
18.6 Dzherbashyan廣義分數(shù)階積分 301
19 周期函數(shù)的Weyl分數(shù)階積分和導數(shù) 302
19.1 定義與Fourier級數(shù)的聯(lián)系.303
19.2 Weyl分數(shù)階積分的基本性質(zhì) 307
19.3 周期函數(shù)的分數(shù)階積分的其他形式 309
19.4 Weyl分數(shù)階導數(shù)與Marchaud分數(shù)階導數(shù)的一致性 310
19.5 周期函數(shù)關(guān)于Weyl分數(shù)階積分的可表示性 312
19.6 Holder函數(shù)空間中的Weyl分數(shù)階積分-微分 314
19.7 *空間中周期函數(shù)的分數(shù)階積分和導數(shù).319
19.8 三角多項式的分數(shù)階積分的 Bernstein 不等式 320
20 基于分數(shù)階差分的分數(shù)階積分-微分方法 (Grunwald-Letnikov方法) 322
20.1 分數(shù)階差分及其性質(zhì) 323
20.2 Grunwald-Letnikov導數(shù)與Marchaud導數(shù)的一致性周期情形 327
20.3 Grunwald-Letnikov導數(shù)與Marchaud導數(shù)的一致性非周期情形 331
20.4 有限區(qū)間上的Grunwald-Letnikov分數(shù)階微分 334
21 帶冪對數(shù)核的算子 336
21.1 在*空間中的映射性質(zhì).337
21.2 在*空間中的映射性質(zhì) 343
21.3 在Lp空間中的映射性質(zhì) 347
21.4 在Lp(ρ)空間中的映射性質(zhì) 349
21.5 漸近展開 355
22 復平面上的分數(shù)階積分和導數(shù) 358
22.1 復平面上分數(shù)階積分-微分的定義和主要性質(zhì) 359
22.2 解析函數(shù)的分數(shù)階積分-微分 363
22.3 解析函數(shù)分數(shù)階積分-微分的推廣 368
23 第四章的參考文獻綜述及附加信息 372
23.1 歷史注記 372
23.2 其他結(jié)果概述(與§§18—22 相關(guān)).378
23.3 分數(shù)階微積分會議上提出的一些問題的回答 (紐黑文,1974) 400
第五章 多變量函數(shù)的分數(shù)階積分-微分 402
24 分數(shù)階偏及混合積分和導數(shù).402
24.1 多維Abel積分方程 403
24.2 分數(shù)階偏及混合積分和導數(shù) 403
24.3 兩個變量的情形算子張量積 407
24.4 分數(shù)階積分算子在*空間(具有混合范數(shù))中的映射性質(zhì) 408
24.5 與奇異積分的聯(lián)系 410
24.6 Marchaud形式的分數(shù)階偏和混合導數(shù) 411
24.7 *中函數(shù)的分數(shù)階積分的刻畫 413
24.8 分數(shù)階積分和導數(shù)的積分變換 415
24.9 關(guān)于分數(shù)階積分-微分不變的Lizorkin函數(shù)空間 417
24.10 多變量周期函數(shù)的分數(shù)階導數(shù)和積分 418
24.11 Grunwald-Letnikov分數(shù)階微分 420
24.12 多勢型算子 421
25 Riesz分數(shù)階積分-微分 424
25.1 預備知識 424
25.2 Riesz勢及其Fouirer變換不變Lizorkin空間 429
25.3 *空間和*空間中算子*的映射性質(zhì).433
25.4 Riesz微分(超奇異積分) 436
25.5 單邊Riesz勢 440
26 超奇異積分與 Riesz 勢空間 442
26.1 歸一化常數(shù)*作為參數(shù)α的函數(shù)的研究 442
26.2 非中心差分情形下的光滑函數(shù)超奇異積分的收斂性和有限差分階從 l到l>2[α/2]的減少 447
26.3 作為 Riesz 勢的逆的超奇異積分 449
26.4 具有齊次特征的超奇異積分 453
26.5 具有齊次特征的超奇異積分是與分布的卷積 459
26.6 偏導數(shù)微分算子的超奇異積分表示 461
26.7 Riesz勢空間*及其基于超奇異積分的刻畫空間* 465
27 Bessel 分數(shù)階積分-微分 470
27.1 Bessel核及其性質(zhì) 470
27.2 與Poisson, Gauss-Weierstrass及元調(diào)和連續(xù)半群的聯(lián)系 472
27.3 Bessel 勢空間 475
27.4 *基于超奇異積分的實現(xiàn) 478
28 多維分數(shù)階積分-微分的其他形式 483
28.1 具有Lorentz距離的Riesz勢(雙曲Riesz勢) 484
28.2 拋物勢 490
28.3 基于超奇異積分實現(xiàn)的分數(shù)次冪算子*和* 493
28.4 分數(shù)階混合積分和導數(shù)的金字塔類似形式 496
29 第五章的參考文獻綜述及附加信息 504
29.1 歷史注記 504
29.2 其他結(jié)果概述 (與§§24—28 相關(guān)) 510
第六章 應用于帶冪和冪對數(shù)核的第一類積分方程 534
30 廣義 Abel 積分方程 535
30.1 控制奇異積分方程 535
30.2 全軸上的廣義Abel方程 538
30.3 區(qū)間上的廣義Abel方程 543
30.4 常系數(shù)的情形 548
31 帶冪核的第一類方程的Noether性質(zhì) 554
31.1 Noether算子的預備知識 554
31.2 在實軸上的方程 557
31.3 有限區(qū)間上的方程 568
31.4 關(guān)于解的穩(wěn)定性 577
32 帶冪對數(shù)核的方程 579
32.1 特殊Volterra函數(shù)及其性質(zhì) 579
32.2 帶非負整數(shù)次對數(shù)冪的方程的解 582
32.3 帶實數(shù)次對數(shù)冪的方程的解 585
33 帶冪對數(shù)核的第一類方程的Noether性質(zhì) 589
33.1 算子*值域的嵌入定理 589
33.2 具有冪對數(shù)核的算子與奇異算子之間的聯(lián)系 591
33.3 方程(33.1)的Noether性質(zhì) 596
34 第六章的參考文獻綜述及附加信息 599
34.1 歷史注記 599
34.2 其他結(jié)果概述 (與§§30—33 相關(guān)) 602
第七章 帶特殊函數(shù)核的第一類積分方程 611
35 帶Gauss和Legendre函數(shù)的齊次核方程 611
35.1 帶Gauss 函數(shù)的方程 612
35.2 帶Legendre函數(shù)的方程 614
36 視作積分變換的分數(shù)階積分和導數(shù) 618
36.1 G變換的定義空間*和*及其特征 619
36.2 G變換的存在性、映射性質(zhì)及表示 623
36.3 G變換的分解 626
36.4 G變換的逆 629
36.5 分數(shù)階積分在*和* 空間中的映射性質(zhì)、分解及逆運算 632
36.6 因子分解的其他例子 634
36.7 作用在分數(shù)階積分和導數(shù)上的G變換的映射性質(zhì) 637
36.8 分數(shù)階積分和導數(shù)的指標律 638
37 帶非齊次核的方程 641
37.1 帶差分核的方程.641
37.2 Hankel及Erdelyi-Kober變換對應的廣義算子 647
37.3 核中帶Bessel函數(shù)的非卷積算子 650
37.4 復合型方程 653
37.5 W變換及其逆變換 659
37.6 分數(shù)階積分在逆W變換中的應用 663
38 分數(shù)階微積分在對偶積分方程研究中的應用 666
38.1 對偶方程 667
38.2 三重方程 671
39 第七章的參考文獻綜述及附加信息 675
39.1 歷史注記 675
39.2 其他結(jié)果概述(與§§35—38 相關(guān)) 679
第八章 在微分方程中的應用 701
40 二階偏微分方程解析解的積分表示及其在邊值問題中的應用 701
40.1 預備知識 701
40.2 廣義Helmholtz雙軸對稱方程解的表示.704
40.3 廣義Helmholtz雙軸對稱方程的邊值問題 712
41 Euler-Poisson-Darboux方程.715
41.1 Euler-Poisson-Darboux方程解的表示 715
41.2 Cauchy問題的經(jīng)典解和廣義解.720
41.3 多維半空間中的半齊次Cauchy問題 724
41.4 半平面上加權(quán) Dirichlet和Neumann問題 727
42 分數(shù)階常微分方程 729
42.1 一般形式的分數(shù)階微分方程及微分方程組的Cauchy型問題 730
42.2 分數(shù)階線性微分方程的Cauchy型問題 736
42.3 分數(shù)階線性微分方程的Dirichlet型問題 740
42.4 廣義函數(shù)空間中分數(shù)階常系數(shù)線性微分方程的解 743
42.5 分數(shù)階微分在整數(shù)階微分方程中的應用 746
43 第八章的參考文獻綜述及附加信息 751
43.1 歷史注記 751
43.2 其他結(jié)果概述(與§§40—42相關(guān)) 754
參考文獻 770
作者索引 868
條目索引 882
符號索引 889
附錄 分數(shù)階微積分概述及其在Wolfram Mathematica中的計算機實現(xiàn) 893
內(nèi)容簡介 893
1 歷史、現(xiàn)狀和應用 894
1.1 背景和概念 894
1.2 分數(shù)階微積分的經(jīng)典方法 897
1.3 分數(shù)階導數(shù)的推廣 907
1.4 分數(shù)階導數(shù)和積分的應用 912
2 Wolfram語言中的分數(shù)階微分 916
2.1 Wolfram語言中 Riemann-Liouville-Hadamard積分-微分的定義 916
2.2 通過級數(shù)展開計算分數(shù)階導數(shù)和積分 921
2.3 Meijer G函數(shù)和分數(shù)階微積分 929
2.4 支持微分常數(shù)、分數(shù)階微分的通用公式 947
2.5 總結(jié) 950
參考文獻 951