Kajian Perbandingan Turunan dan Integral Fraksional Riemann–Liouville, Caputo, dan Konformabel serta Aplikasinya

Abstract

Penelitian ini membandingkan tiga definisi utama turunan fraksional, yaitu Riemann–Liouville, Caputo, dan Konformabel, dalam pemodelan sistem dinamis yang melibatkan efek memori. Populasi kajian adalah operator turunan fraksional sebagai generalisasi kalkulus klasik berorde bukan bilangan bulat. Intervensi dilakukan melalui pendekatan analitik dan numerik, meliputi kajian sifat dasar operator, analisis eksistensi solusi, dan penerapannya pada persamaan diferensial fraksional linear sederhana. Perbandingan difokuskan pada kesesuaian terhadap sifat kalkulus klasik, bentuk solusi, dan karakter peluruhan sistem. Hasil menunjukkan bahwa turunan Riemann–Liouville dan Caputo menghasilkan solusi berbasis fungsi Mittag–Leffler dengan peluruhan lambat, sehingga sesuai untuk fenomena dengan memori jangka panjang, sedangkan turunan Konformabel menghasilkan solusi eksponensial dengan peluruhan lebih cepat dan efisiensi komputasi yang lebih tinggi. Rentang waktu kajian difokuskan pada orde fraksional α = 1/2 sebagai representasi perilaku umum ketiga definisi. Temuan ini menegaskan bahwa pemilihan operator fraksional harus disesuaikan dengan tujuan analisis dan konteks aplikasi, khususnya antara kebutuhan representasi efek memori dan efisiensi analitik