Un comentario sobre una extensión fraccional del modelo Lotka-Volterra utilizando el núcleo exponencial de Rabotnov
Autores: Khader, Mohamed M.; Macías-Díaz, Jorge E.; Román-Loera, Alejandro; Saad, Khaled M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un comentario sobre una extensión fraccional del modelo Lotka-Volterra utilizando el núcleo exponencial de Rabotnov
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Forma fraccional
Sistema dinámico
Modelo Lotka-Volterra
Núcleo fraccional-exponencial de Rabotnov
Método de colocación espectral
Polinomios Vieta-Lucas desplazados
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, estudiamos la forma fraccional de un conocido sistema dinámico de la biología matemática, a saber, el modelo de Lotka-Volterra. Este modelo matemático describe la dinámica de un depredador y una presa, y aquí consideramos la forma fraccional utilizando el núcleo fraccional-exponencial de Rabotnov (RFE). En este trabajo, derivamos una fórmula aproximada de la derivada fraccional de una función de potencia en términos del núcleo RFE. A continuación, mediante el método de colocación espectral (SCM) basado en los polinomios de Vieta-Lucas desplazados (VLPs), el sistema diferencial fraccional se reduce a un conjunto de ecuaciones algebraicas. Proporcionamos un análisis teórico de convergencia para el enfoque numérico, y la precisión se verifica evaluando la función de error residual a través de algunos ejemplos concretos. Los resultados se contrastan luego con los obtenidos utilizando el método de Runge-Kutta de cuarto orden (RK4).
Descripción
En este artículo, estudiamos la forma fraccional de un conocido sistema dinámico de la biología matemática, a saber, el modelo de Lotka-Volterra. Este modelo matemático describe la dinámica de un depredador y una presa, y aquí consideramos la forma fraccional utilizando el núcleo fraccional-exponencial de Rabotnov (RFE). En este trabajo, derivamos una fórmula aproximada de la derivada fraccional de una función de potencia en términos del núcleo RFE. A continuación, mediante el método de colocación espectral (SCM) basado en los polinomios de Vieta-Lucas desplazados (VLPs), el sistema diferencial fraccional se reduce a un conjunto de ecuaciones algebraicas. Proporcionamos un análisis teórico de convergencia para el enfoque numérico, y la precisión se verifica evaluando la función de error residual a través de algunos ejemplos concretos. Los resultados se contrastan luego con los obtenidos utilizando el método de Runge-Kutta de cuarto orden (RK4).