Fractional Calculus: A 300-Year Perspective on Operators, Applications, and Modern Generalizations

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33936/revbasdelaciencia.v11i1.8109

Palavras-chave:

Cálculo Fraccionario, Derivadas Fraccionarias, V-Derivada Biparamétrica, Transformada de Laplace Generalizada, Derivada Conformable.

Resumo

This work provides a comprehensive historical and analytical review of fractional calculus, tracing its evolution from the seminal concepts of Leibniz (1695) to modern unified local and biparametric generalizations. The study highlights two main historical branches: the classical nonlocal operators (Riemann--Liouville, Caputo, and Riesz), which emphasize long-range memory effects crucial for modeling viscoelasticity and anomalous diffusion; and the later emergence of local fractional derivatives (Yang, Conformable), designed to capture local scaling properties in fractal and non-smooth media.

Key milestones include the introduction of the Caputo derivative in 1967, which facilitated the use of classical initial conditions in fractional differential equations, and the development of variable-order operators (2000s) to model systems with dynamic memory. The paper critically examines modern trends, focusing on the Unified Local Fractional Derivative (ULFD) and the recent Biparametric V-Derivative.

This derivative offers an enhanced flexible framework by independently tuning the local scaling exponent ($\alpha$) and the classical interpolation ($\beta$). Furthermore, the associated generalized operational calculus, which provides closed-form Laplace transform solutions, is discussed. We conclude that contemporary research is focused on developing hybrid formalisms that unify nonlocal memory, local scaling, and classical dynamics, offering superior flexibility for modeling complex phenomena like hybrid transport and fractal media

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Biografia do Autor

Miguel José Vivas Cortez, Pontificia universidad Catolica del Ecuadpr

Miguel Vivas Cortez , Nació en Acarigua, Estado Portuguesa (Venezuela) en el año de 1972, es egresado como Matemático de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA), donde obtiene también su título de maestría en matemáticas,  mención matemática pura,  su tesis fue publicada en la prestigiosa revista (Q1 Scopus) Nonlinear  Analysis: Real World Applications (Reino Unido).  Recibió su título de Doctor en Ciencias,  Mención Matemática, de la Universidad Central de Venezuela (UCV), su tesis generó 4 publicaciones en prestigiosas revistas internacionales. Cuenta con más de  60 publicaciones científicas, más de cien citas, ha dirigido varios trabajos de grado y tesis, en líneas de investigación como: Ecuaciones Diferenciales  (Modelos Ecológicos), Análisis no lineal (Convexidad Generalizada) y Análisis Funcional (Funciones de Variación Acotada Generalizada),  es autor de varios libros textos entre los que se destacan: Álgebra lineal. Un enfoque práctico, Cálculo Diferencial  para ciencias e ingeniería, Matemáticas Previas al Cálculo y Análisis en una Variable Compleja, entre otros. El Dr. Vivas tiene más de 20 años de experiencia como docente en matemáticas en educación universitaria a nivel de pre y postgrado, ingresó por concurso de oposición en análisis complejo a la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA) en 1997, donde laboró hasta Octubre de 2017,  ha sido profesor visitante en la Universidad Nacional Arturo Prat (Chile) , profesor titular de la UCLA y fue profesor invitado y profesor ocasional  en Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL), Guayaquil, Ecuador en 2016. También desarrolla actividad de divulgación en temas científicos relacionados con las matemáticas a través de conferencias divulgativas y científicas en diversas instituciones. Ha sido ganador en Venezuela del premio estímulo a la investigación  (PEI) y premio promoción a la investigación (PPI). Actualmente es profesor principal 3 (Investigador de alta productividad científica), en la escuela de ciencias físicas y  matemáticas de la facultad de ciencias exactas y naturales en la Pontificia Universidad Católica de Ecuador (PUCE), Sede Quito.

Oramys Prieto-Arima, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Quito, Ecuador

Licenciado en Ciencias Matemática, UCLA, Venezuela

Magister en Ciencias Matemáticas, UCLA, Venezuela

Doctorando en Matemática, UCLA, Venezuela (cursando)

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Publicado

2026-02-16

Edição

Seção

Artículos