PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Scientific Reports· 2026Q1

Spektral Chebyshev Dalgacık Yöntemi Adaptif Tümör Büyümesi Modellerini Çözüyor

Spectral Chebyshev wavelet method for state-dependent fractional integro-differential equations in adaptive tumor growth modeling

Abdulrahman A. Sharif, Maha M. Hamood, Kirtiwant P. Ghadle

Kısa özet

Duruma bağlı çekirdekli doğrusal olmayan kesirli inteğro-diferansiyel denklemleri doğru ve verimli bir şekilde çözen yeni bir Chebyshev Dalgacık Operasyonel Matris Yöntemi (CWOMM), bir kıyaslama tümör büyümesi modelinde mevcut yöntemlerden daha iyi performans gösterdi.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Duruma bağlı çekirdekli doğrusal olmayan kesirli inteğro-diferansiyel denklemler için CWOMM tanıtıldı.
  • Sabit nokta teorisi kullanılarak çözümlerin varlığı ve tekliği kuruldu.
  • Denklem, Newton iterasyonu ile çözülebilen bir matris cebirsel sistemine dönüştürüldü.
  • CWOMM, L1 sonlu fark ve spektral kollokasyon yöntemlerinden daha yüksek doğruluk ve verimlilik gösterdi.
  • Yöntem, adaptif tedavi direncine sahip yeni bir kesirli tümör büyümesi modeline uygulandı.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

This paper develops a Chebyshev Wavelet Operational Matrix Method (CWOMM) for solving a novel class of nonlinear mixed Volterra–Fredholm fractional integro-differential equations with state-dependent kernels and time-varying coefficients. Unlike classical formulations, in which the Volterra and Fredholm kernels depend only on the independent variables, the kernels considered here depend on the unknown solution itself; this state dependence enables the modeling of adaptive biological processes such as acquired drug resistance and is the principal novelty of the present formulation. Within the Caputo fractional derivative framework, we establish existence and uniqueness results using fixed-point theory in weighted Banach spaces under explicit contraction and compactness hypotheses, valid for both \(0<\alpha <1\) and \(1<\alpha <2\) . The method transforms the integro-differential equation into a matrix algebraic system via operational matrices for fractional integration and state-dependent kernel operators, solved by a frozen-kernel Newton iteration with diagonal or row-equilibration preconditioning. Under a fully reproducible benchmark protocol, CWOMM outperforms L1 finite-difference and spectral collocation methods in both accuracy and computational efficiency. The framework is applied to a novel fractional tumor growth model with adaptive treatment resistance, using parameters representative of experimentally calibrated NSCLC xenograft dynamics and supported by a fully verified physical-to-scaled time transformation. Results support CWOMM as an accurate and efficient tool for biological systems governed by memory, hereditary effects, and state-dependent feedback mechanisms.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Scientific Reports, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Modelleme ve Simülasyon

Modeling and SimulationMathematics