On a problem for the parabolic-hyperbolic type equation of fractional order with non-linear loaded term

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

We study the existence and uniqueness of solution of the non-local problem for the parabolic-hyperbolic type equation with non linear loaded term involving Caputo derivative
\[
f(x) = \begin{cases}
{u_{xx}}-_CD_{0y}^\alpha u+a_1(x)u^{p_1}(x,0), & y > 0,
\\
{u_{xx}}-{u_{yy}}+a_2(x)u^{p_2}(x,0), & y<0,
\\
\end{cases}
\]
where
\[
{}_CD_{0y}^{\alpha }f(y) = \frac{1}{{\Gamma (1-\alpha )}}\int_0^y {(y - t)}^{-\alpha}f'(t)\,dt, \quad 0 < \alpha < 1,
\]
\(a_i(x)\) are given functions, \(p_i\), \(\alpha=\mathrm{const}\), besides \(p_i>0\) \((i=1,2)\), \(0 < \alpha < 1\) in the domain \(\Omega\) bounded with segments:
\[
A_1 A_2 = \{ (x,y): x = 1, 0 < y < h\},\quad B_1 B_2 = \{ (x,y): x = 0, 0 < y < h\},
\]
\[
B_2 A_2 = \{ (x,y): y = h, 0 < x < 1\}
\]
at the \(y > 0\), and characteristics:
\[
A_1C: x - y = 1,\quad B_1C: x + y = 0
\]
of the considered equation at \(y < 0\), where \(A_1 (1, 0)\), \(A_2 (1, h)\), \(B_1( 0, 0)\), \(B_2( 0, h)\), and \(C(1/2, -1/2)\).
Uniqueness of solution of the investigated problem was proved by an integral of energy. The existence of solution of the problem was proved by the method of integral equations. The theory of the second kind Fredholm type integral equations and the successive approximations method were widely used. We notice, that boundary value problems for the mixed type equations of fractional order with non linear loaded term have not been investigated.

About the authors

Obidjon Kh. Abdullaev

V. I. Romanovskiy Institute of Mathematics, Uzbekistan Academy of Science,

Author for correspondence.
Email: obidjon.mth@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8503-1268
SPIN-code: 6441-5987
Scopus Author ID: 57190022167
ResearcherId: AAJ-1572-2020
http://www.mathnet.ru/rus/person66335

Cand. Phys. & Math. Sci.; Associate Professor; Doctoral Student; Dept. of Differential Equations and Their Application

4-a, Universitetskaya st., Tashkent, 100174, Uzbekistan

References

  1. Nakhushev A. M. Drobnoe ischislenie i ego primenenie [Fractional Calculus and Its Applications]. Moscow, Fizmatlit, 2003, 272 pp. (In Russian)
  2. Nakhushev A. M. Nagruzhennye uravneniia i ikh primeneniia [Loaded Equations and Their Applications]. Moscow, Nauka, 2012, 232 pp. (In
  3. Sabitov K. B. Initial-boundary problem for parabolic-hyperbolic equation with loaded summands, Russian Math. (Iz. VUZ), 2015, vol. 59, no. 6, pp. 23–33. https://doi.org/10.3103/S1066369X15060055
  4. Melisheva E. P. Dirichlet problem for loaded equation of Lavrentiev–Bizadze, Vestn. Samar. Gos. Univ., Estestvennonauchn. Ser., 2010, no. 6(80), pp. 39–47 (In Russian).
  5. Abdullayev O. Kh. A non-local problem for a loaded mixed-type equation with a integral operator, Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ., Ser. Fiz.-Mat. Nauki [J. Samara State Tech. Univ., Ser. Phys. Math. Sci.], 2016, vol. 20, no. 2, pp. 220–240 (In Russian). https://doi.org/10.14498/vsgtu1485
  6. Pskhu A. V. The fundamental solution of a diffusion-wave equation of fractional order, Izv. Math., 2009, vol. 73, no. 2, pp. 351–392. https://doi.org/10.1070/IM2009v073n02ABEH002450
  7. Kilbas A. A. Repin O. A An analog of the Tricomi problem for a mixed type equation with a partial fractional derivative, Fract. Calc. Appl. Anal., 2010, vol. 13, no. 1, pp. 69–84. https://eudml.org/doc/219592
  8. Kadirkulov B. J. Boundary problems for mixed parabolic-hyperbolic equations with two lines of changing type and fractional derivative, Electronic Journal of Differential Equations, 2014, vol. 2014, no. 57, pp. 1–7.
  9. Salakhitdinov M. S. Karimov E. T. On a nonlocal problem with gluing condition of integral form for parabolic-hyperbolic equation with Caputo operator, Dokl. Akad. Nauk Resp. Uzbekistan, 2014, no. 4, pp. 6–9 (In Russian).
  10. Berdyshev A. S., Cabada A., Karimov E. T. On a non-local boundary problem for a parabolic-hyperbolic equation involving a Riemann–Liouville fractional differential operator, Nonlinear Anal. Theory, Methods and Appl., 2012, vol. 75, no. 6, pp. 3268–3273. https://doi.org/10.1016/j.na.2011.12.033
  11. Sadarangani K., Abdullaev O. K. A non-local problem with discontinuous matching condition for loaded mixed type equation involving the Caputo fractional derivative, Adv. Differ. Equ., 2016, vol. 2016, 241. https://doi.org/10.1186/s13662-016-0969-1
  12. Abdullaev O. Kh. Analog of the Gellerstedt problem for the mixed type equation with integral-differential operators of fractional order, Uzbek. Math. J., 2019, no. 3, pp. 4–18. https://doi.org/10.29229/uzmj.2019-3-1
  13. Abdullaev O. K. On the problem for a mixed-type degenerate equation with Caputo and Erdélyi–Kober pperators of fractional order, Ukr. Math. J., 2019, vol. 71, no. 6, pp. 825–842. https://doi.org/10.1007/s11253-019-01682-z
  14. Pskhu A. V. Uravneniia v chastnykh proizvodnykh drobnogo poriadka [Fractional Partial Differential Equations]. Moscow, Nauka, 2005, 200 pp. (In Russian)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Authors; Samara State Technical University (Compilation, Design, and Layout)

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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».