To the Properties of One Fox Function

Abstract

В работе рассматривается частный случай специальной функции Фокса с четырьмя параметрами, которая возникает в теории краевых задач для параболических уравнений c оператором Бесселя и дробной производной по времени. Целью исследования является получение некоторых рекуррентных соотношений, формул дифференцирования и интегрального преобразования рассматриваемой функции. При получении результатов работы в основном используется представление рассматриваемой функции через интеграл Меллина–Барнса. Также используются её асимптотические разложения при большом и малом значениях аргумента. С помощью указанного интегрального представления и некоторых известных формул для гамма-функции Эйлера, получены рекуррентные соотношения, связывающие функции с разными параметрами, а также функцию с её производной первого порядка. Получена формула дифференцирования n-го порядка. Исследуется несобственный интеграл первого рода, который содержит рассматриваемую функцию с двумя зависимыми параметрами из четырёх. Показывается, что этот несобственный интеграл может быть записан в терминах известной специальной функции Макдональда. При частных значениях параметров рассматриваемой в работе функции получаются некоторые известные элементарные и специальные функции. Результаты работы носят теоретический характер и будут полезны при исследовании краевых задач для вырождающихся параболических уравнений с производными дробного порядка по времени. The paper considers a particular case of a special Fox function with four parameters, which arises in the theory of boundary value problems for parabolic equations with a Bessel operator and a fractional time derivative. The research objective is to obtain some recurrence relations, formulas for differentiation and integral transformation of the function under consideration. The results are obtained through representation of the considered function in terms of the Mellin–Barnes integral. The function asymptotic expansions for large and small values of the argument are also used. Employing the integral representation and some wellknown formulas for the Euler gamma function, recurrent relations are obtained connecting functions with different parameters, as well as a function with its first-order derivative. A formula for differentiation of the nth order is obtained. The paper studies an improper integral of the first kind that includes the considered function with two dependent of the four parameters. We show that the improper integral can be written out in terms of the well-known special Macdonald function. With special values of the parameters of the considered function we obtain some well-known elementary and special functions. The results of the study are theoretical and applicable in the study of boundary value problems for degenerate parabolic equations with fractional time derivatives.