Dinámica fraccional: aplicaciones del operador de Caputo en la resolución de las ecuaciones de Sawada-Kotera y Rosenau-Hyman
Autores: Rashedi, Khudhayr A.; Almusawa, Musawa Yahya; Almusawa, Hassan; Alshammari, Tariq S.; Almarashi, Adel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Dinámica fraccional: aplicaciones del operador de Caputo en la resolución de las ecuaciones de Sawada-Kotera y Rosenau-Hyman
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Estudio
Orden fraccional
Ecuaciones de Sawada-Kotera
Rosenau-Hyman
Soluciones analíticas
Operador de Caputo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga las ecuaciones de Sawada-Kotera y Rosenau-Hyman de orden fraccional, las cuales modelan significativamente fenómenos de ondas no lineales en varios campos científicos. Empleamos dos metodologías avanzadas para obtener soluciones analíticas: el método de transformación q-homotopía de Mohand (q-HMTM) y el método de iteración variacional de Mohand (MVIM). Las derivadas fraccionarias en las ecuaciones se expresan utilizando el operador de Caputo, que proporciona un marco flexible para analizar la dinámica de los sistemas fraccionarios. Al aprovechar estos métodos, derivamos diversos tipos de soluciones, incluyendo formas hiperbólicas, trigonométricas y racionales, ilustrando la efectividad de las técnicas para abordar modelos fraccionarios complejos. Se proporcionan simulaciones numéricas y representaciones gráficas para validar la precisión y aplicabilidad de las soluciones derivadas. Se presta especial atención a la influencia del parámetro fraccional en el comportamiento de la solución, resaltando su papel en el control de la difusión y la propagación de ondas. Los hallazgos subrayan el potencial de q-HMTM y MVIM como herramientas robustas para resolver ecuaciones diferenciales fraccionarias no lineales. Ofrecen información sobre sus implicaciones prácticas en dinámica de fluidos, mecánica de ondas y otras aplicaciones gobernadas por modelos de orden fraccional.
Descripción
Este estudio investiga las ecuaciones de Sawada-Kotera y Rosenau-Hyman de orden fraccional, las cuales modelan significativamente fenómenos de ondas no lineales en varios campos científicos. Empleamos dos metodologías avanzadas para obtener soluciones analíticas: el método de transformación q-homotopía de Mohand (q-HMTM) y el método de iteración variacional de Mohand (MVIM). Las derivadas fraccionarias en las ecuaciones se expresan utilizando el operador de Caputo, que proporciona un marco flexible para analizar la dinámica de los sistemas fraccionarios. Al aprovechar estos métodos, derivamos diversos tipos de soluciones, incluyendo formas hiperbólicas, trigonométricas y racionales, ilustrando la efectividad de las técnicas para abordar modelos fraccionarios complejos. Se proporcionan simulaciones numéricas y representaciones gráficas para validar la precisión y aplicabilidad de las soluciones derivadas. Se presta especial atención a la influencia del parámetro fraccional en el comportamiento de la solución, resaltando su papel en el control de la difusión y la propagación de ondas. Los hallazgos subrayan el potencial de q-HMTM y MVIM como herramientas robustas para resolver ecuaciones diferenciales fraccionarias no lineales. Ofrecen información sobre sus implicaciones prácticas en dinámica de fluidos, mecánica de ondas y otras aplicaciones gobernadas por modelos de orden fraccional.