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分数微积分

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分数微积分是数学分析的一个分支,研究微分算子和积分算子的实数次幂应用。它探讨如何解释微分算子的平方根等非整数幂操作,这些操作构成了一个连续半群,尽管'分数'名称不精确,但已成为习惯用法。

数学上,分數微積分(fractional calculus)是数学分析的一个分支,它研究微分算子



D
=


d

d
x





{\displaystyle D={\frac {d}{dx}}}

和积分算子J的实数次幂的可能应用(通常不写作I,以避免和其他I形符号产生混淆)。
在这个上下文中,幂指反复应用,和






f

2


(
x
)
=
f
(
f
(
x
)
)


{\displaystyle \,f^{2}(x)=f(f(x))}

中的平方意义相同。例如,可以提出如何解释如下符号的问题






D


=

D


1
2





{\displaystyle {\sqrt {D}}=D^{\frac {1}{2}}}

作为微分算子的平方根(半次操作),也就是一种算子操作两次以后可以有微分的效果。
更一般的,





D

n




{\displaystyle D^{n}}

对于实数值的n,使得当n为整数时,若n>0,它等同于通常的幂n次操作,当n<0,它等同于n次积分J。
讨论这个问题有几个原因。一个是,这样幂Dn组成的半群可以看作一个连续的半群中取离散值的部分。连续半群在数学上有很好的研究,有一个有趣的理论。注意,分数是个错误的记号,因为指数可以取非有理数,但是分数微积分已成为习惯用法。

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