I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2021 ,   pp.   14 44 ~ 14 5 4   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 21 .i 3 . pp 144 4 - 145 4             1444       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   Ha a r   w a v e l e t   m e t h o d   f o r   so l v i n g   c o u p l e d   s y st e m   o f   f r a c t i o n a l   o r d e r   p a r t i a l   d i f f e r e n t i a l   e q u a t i o n       A b b as   A L - S h i m m ar y 1 S aje d a   K ar e e m   R ad h i 2 A m i n K as s i m   H u s s ai n 3     1 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   F a c ul t y   of   E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t y   of   A l - M us t a ns i r i y a h,   B a g hda d ,   I r a q   2 D e pa r t m e n t   o f   R e m o t e   S e n s i ng ,   C o l l e g e   o f   R e m o t e   S e n s i ng   &   G e o ph y s i c s ,   AL - K a r kh  U ni v e r s i t y ,   B a g hda d ,   I r a q   3 D e pa r t m e n t   o f   M e t e r i a l   E ng i ne e r i ng ,   F a c ul t y   o f   E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t y   o f   A l - M us t a n s i r i y a h,   B a g hda d ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J un   5 ,   2020   R e v i s e S e p   18 ,   202 0   A c c e pt e N o v   30 ,   2020       T hi s   pa pe r   d e a l   w i t h   t he   num e r i c a l   m e t ho d,   ba s e d   o t he   o pe r a t i o na l   m a t r i c e s   o f   t he   H a a r   w a v e l e t   o r t ho no r m a l   f unc t i o ns   a ppr o a c t o   a ppr o xi m a t e   s o l ut i o ns   t o   a   c l a s s   o f   c o u pl e s y s t e m s   o f   t i m e - f r a c t i o na l   o r de r   p a r t i a l   d i f f e r e n t i a l   e qua t i o ns   ( F P D E s . ) .   B y   i nt r o duc i ng   t h e   f r a c t i o na l   d e r i v a t i v e   o f   t he   C a pu t s e ns e ,   t o   a v o i t he   t e d i o us   c a l c ul a t i o ns   a nd  t o   pr o m o t e   t he   s t udy   of   w a v e l e t s   t o   be g i nne r s ,   w e   u s e   t he   i nt e g r a t i o pr o pe r t y   o f   t hi s   m e t ho w i t h   t he   a i o f   t he   a f o r e s a i o r t ho g o na l   m a t r i c e s   w hi c c o nv e r t   t h e   c o upl e s y s t e m   unde r   s o m e   c o ns i de r a t i o i n t o   a e a s i l y   a l g e br a i c   s y s t e m   o f   L y a puno v   o r   S y l v e s t e r   e qua t i o t y pe .   T he   a dv a nt a g e   o f   t he   p r e s e n t   m e t ho d,   i nc l u di ng   t he   s i m pl e   c om put a t i o n,   c o m put e r - o r i e nt e d,   w h i c r e qu i r e s   l e s s   s p a c e   t o   s t o r e ,   t i m e - e f f i c i e nt ,   a nd  i t   c a be   a ppl i e f o r   s o l v i ng   i nt e g e r   ( f r a c t i o na l )   o r de r   pa r t i a l   di f f e r e n t i a l   e qu a t i o ns .   S o m e   s pe c i f i c   a nd  i l l us t r a t i ng   e x a m pl e s   ha v e   be e n   g i v e n;   f i g ur e s   a r e   us e d   t o   s ho w   t he   e f f i c i e nc y ,   a s   w e l l   a s   t h e   a c c ur a c y   o f   t he ,   a c hi e v e a pp r o xi m a t e r e s ul t s .   A l l   num e r i c a l   c a l c ul a t i o ns   i n   t hi s   p a pe r   ha v e   be e n   c a r r i e o u t   w i t h   M A T L A B .   Ke y w or d s :   F r a c t i o na l   o r de r   pa rt i a l   D i f fe r e n t i a l   e qu a t i o n s   H a a w a v e l e t   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   A bb a s   F a d h i l   A l - S h i m m a r y   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g   Al - M us t a n s i r i y a U n i v e r s i t y S e c . 322,   S t . 30 ,   B a g hda d ,   I r a q   E m a i l :   a b b s . f a dh i l 62 @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   s ub j e c t   of   f r a c t i o na l   c a l c ul us   i s   a   b r a n c h   o f   a ppl i e m a t h e m a t i c s   w h i c h   de a l   w i t h   de ri v a t i v e s   a n i n t e g ra l s   o f   a n y   a r b i t r a r y   o r de r s .   I t hi s   s t udy ,   w e   i n t r o d uc e   f r a c t i o na l   o r de p a r t i a l   di f f e r e n t i a l   e qu a t i o n s   (F P D E s w h i c h   r e p r e s e nt   a n   e f f e c t i v e   t oo l   t o   de s c r i b e   s e ve ra l   c e r t a i r e a l   p h y s i c a l   p h e n o m e n a .   M o s t   o f   t h e   e n gi n e e r i n a nd  p h y s i c a l   pr o c e s s e s   a r e   n a t u ra l l y   l e t o   (F P D E s ),   s uc h   a s   da m p i n l a w s ,   dy n a m i c a l   p r o c e s s e s   i n   f l ui d ,   a nd  po r o us   s t r uc t u r e   [1 , 2 ] .   F P D E s   a ppe a r   a l s o   i n   t he   c o n t r o l   t h e o r y   of   d y n a m i c a l   s y s t e m s ,   w h e n   t h e   c o n t r o l l e s y s t e m   i s   de l i n e a t e d,   m o s t   s t udi e s   s h o w   t h a t ,   t h e   f r a c t i o n a l - o r de r   c o n t r o l l e r   c a n   p r o v i de   be t t e r   pe r f o r m a n c e   t h a n   t h e   c o n t r o l l e r   w i t h   a n   i nt e ge r   o r de r .   A l s o ,   m o s t   c o upl e s y s t e m s   of   F P D E s   c a n   b e   fo un i b i o m e c h a ni c s ,   a s   t h e   m o de l i n p h e n o m e na   o f   e l e c t r i c a l   a c t i v i t y   i n   t h e   h e a r t   [3 - 5 ] .   F u rt h e r m o r e ,   i t   a ppe a r s   i s o l i d - s t a t e   p h y s i c s   a n m e c h a ni c s ,   a s   t h e   c o upl e d   s y s t e m   i s   de s c r i b e by   t h e   d y n a m i c s   of   m ul t i - de f o r m a b l e   bo di e s   c o upl e w i t h   s t a nda r d   l i g h t   f ra c t i o na l   o r de r   d i s c r e t e   c o n t i nuum   l a y e r s   [6 - 9 ] .   A nd  s i n c e   m o s t   o f   F P D E s   do   n o t   h a v e   e xa c t   a na l y t i c   s o l ut i o n s ,   s o   t h e   b r a n c h   de a l i ng   w i t a a pp r o xi m a t e   n u m e ri c a l   s o l ut i o n   o f   t h i s   t y p e   of   di ffe r e n t i a l   e qua t i o n s   h a s   a t t ra c t e t h e   a t t e nt i o n   o f   m a n y   r e s e a r c h e r s   i n   r e c e n t   y e a r s .   S o m e   o f   t h e s e   m e t h o ds   a r e ;   A do m a i n   de c o m po s i t i o n   m e t h o (A D M [ 10].   T h e   ge n e ra l i z e di f f e r e n t i a l s   t ra n s f o r m   m e t h o (G D T M [11].   V a ri a t i o n   i t e r a t i o n   m e t h o (V IM [12].   W a v e l e t   m e t h o (W M [13].   G e n e r a l i z e b l o c pul s e   o pe r a t i o n a l   m a t ri m e t h o (G B P M [14] .   T h e   h o m o t o py   pe r t u r b a t i o n   m e t h o (H P M a nd  S t e h f e s t ' s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       H aar   w av e l e t   m e t hod   f or   s ol v i n c oup l e d   s y s t e m   of   f r ac t i o na l   or d e r   …  ( A bbas   F adh i l   A l   S hi m m ar y )   1445   n u m e r i c a l   a l go r i t hm   f o r   t h e   c a l c ul a t i o n   o f   i n v e r s e   (L T [15 ] ,   e t c .   I n   t h i s   s t udy ,   w e   fo c us   o n   t h e   n um e r i c a l   m e t h o o f   s o l v i n c o upl e s y s t e m   of   t h e   f r a c t i o na l   p a r t i a l   di f f e r e n t i a l   e qua t i o n   b a s e o n   t h e   o pe r a t i o n a l   m a t r i c e s   o f   H a a w a v e l e t   o r t h o n o r m a l   f un c t i o n s .   T h e   m a i a i m   o f   t hi s   s t u dy   i s   t o   ob t a i n   f a s t   a nd  e f fe c t i ve   a l go r i t hm s   t ha t   a r e   s u i t a b l e   f o r   di gi t a l   c o m put e r s .   T h e   r e s t   of   t h i s   pa pe r   i s   o r ga ni z e a s   f o l l ow s :   In  S e c t i o n   2,   w e   r e c a l l   s o m e   n e c e s s a r y   de f i n i t i o n s   of   t h e   f r a c t i o na l   c a l c ul us   t h e o r y   t o   m a ke   t h i s   a rt i c l e   s e l f - c o n t a i n e d .   T h e   H a rr   w a v e l e t   c o n c e pt   ha s   b e e n   pr e s e nt e i n   S e c t i o n   3.   S e c t i o n   i s   de v o t e t o   t h e   o pe r a t i o n a l   m a t r i c e s   of   t h e   H a a r   w a ve l e t ,   i l l us t ra t i n g   e xa m pl e s   o f   t h e   a ppl i e m e t h o i s   i nt r o duc e d   i S e c t i o 5 .   F i n a l l y ,   c o n c l us i o n   a n f ut u r e   s t u di e s   a r e   i n t r o duc e d   i S e c t i o n   6 .       2.   P R ELI M I N A R I ES   T h i s   s e c t i o n   i s   de vo t e t o   s o m e   f un da m e n t a l   a nd  n e c e s s a r y   de f i n i t i o n s   o t h e   t h e o r y   of   f r a c t i o na l   c a l c ul us ,   w h i c h   a r e   r e qu i r e f o r   b ui l d i n g   up   o ur  o ut c o m e s   [16,   17].     D e f i n i t i o n   1 :   A   r e a l   f un c t i o n R t x t x u     , ), , ( ,   0 t   i s   s a i d   t o   b e   i t h e   s p a c e R     ,   C ,   i f   t h e r e   e xi s t   a   r e a l   n u m b e r   > p ,   s uc t ha t ) , ( ) , ( 1 t x u t t x u p   ,   w h e r e )) , 0 [ ( ) , ( 1 R C t x u ,   a n i t   i s   s a i t o   b e   i n   s pa c e   n C   i f   a nd  o nl y   i f C   n n t t x u ) , ( { 0} N   , n .     D e f i n i t i o n   2 :   T h e   (l e f t   s i de d)  R i e m a nn - L i o uv i l l e   f r a c t i o na l   i n t e g r a l   o pe ra t o r   ) ( j   o f   o r de r 0 > ,   o f   a   f un c t i o n 1 ) , (    , C   t x u ,   w i t r e s pe c t   t o   t   i s   de f i n e a s :     ). , ( ) , ( , 0 , ) , ( ) ( ) ( 1 ) , ( 0 0 1 t x u t x u j t d x u t t x u j t t t >          (1)     D e f i n i t i o n   3 :   T h e   (l e f t   s i de d)  f r a c t i o n a l   de r i v a t i v e   o pe r a t o t c D   o o r de r 0 ,   o f   a   f un c t i o n 1 ) , (    ,   C   t x u ,   w i t r e s pe c t   t o   " t "   i t h e   Ca pu t o   s e n s e   i s   de f i n e a s ,   s e e   [18 ] :     .                                      ,     < <         n t x u n t n t n n- d n t t x u n t x u D n n t c ) , ( 0 , 1 0 , 1 ) ( ) , ( ) ( 1 ) , (   (2)     W h e r e n n < 1 n   , n   an i s   t h e   gr e a t e s t   po s i t i v e   i n t e ge r   f un c t i o n .   T h e   f r a c t i o na l   de r i v a t i v e   of   o r de i t h e   s e n s e   o f   Ca put o   i s   a l s o   de f i n e a s .   ) , ( ) , ( t x u D j t x u D r t r t c   ,   w h e r e   r t D i s   t h e   us u a l   di f f e r e n t i a l   o pe r a t o r   o f   o r de r   r.   T h e   r e l a t i o n   b e t w e e n   Ca put o   d i f f e r e n t i a l   o pe r a t o a n d   R i e m a nn    L i o uv i l l e   i nt e g r a l   o pe r a t o i s   gi v e by   t h e   e xp r e s s i o n :     ), , ( ) , ( t x u t x u j D t t   (3)     . 0 ! ) 0 , ( ) , ( ) , ( 1 0           ,    > t k t t x u t x u t x u D j k n k k k t t   (4)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021 :     1 4 4 4   -   1 4 5 4   1446   3.   H A A R   WA V E LETS   A   w a ve l e t   i s   a   m a t h e m a t i c a l   f u n c t i o n   us e i s i g na l   p r o c e s s i n a nd  i m a ge   c o m p r e s s i o n ,   i n   t h e   f i r s t   a ppl i e i n   ge o ph y s i c s   t o   ge t   pi c t ur e s   o f   l a y e r s   i n   s ub s urf a c e   r o c k,   w h i c h   a r e   us e i n   o i l   a n m i n e ra l   e xpl o r a t i o n.   O n e   o f   t h e   po pul a r   f a m i l i e s   o f   w a ve l e t s   i s   t he   H a a r   w a v e l e t ,   i t   i s   t h e   o l de s t   w a v e l e t ,   i t   w a s   i n t r o duc e by   t h e   H un ga r i a n   m a t h e m a t i c i a n   A l f r e H a a r   i 1 909,   a n t h e   w a v e l e t s   t h e o r y   s t a r t e m uc i n   t h e   1980s .   I t   i s   a   po pul a t o pi c   i n   d i v e r s e   f i e l ds   of   e n gi n e e r i n a n s c i e n c e ,   t h e   H a a w a v e l e t   i s   a l s o   c o n s i de r e d   t h e   f i r s t   k n o w n   s i m pl e s t   w a v e l e t   b e c a us e   i t   w a s   c o n s i s t i n o f   a   pi e c e w i s e   c o n s t a nt   f u n c t i o n,   t h a t   t a ke   o n l y   t h e   t hr e e   v a l ue s   0, 1   a n d   - 1 .   I t h e   l a s t   t w o   de c a de s ,   t h e   s ub j e c t   of   w a v e l e t s   t h e o r y   h a s   b e e n   p l a y i n g   a i m po rt a nt   r o l e   i n   m a n y   c o m put i n m a t h e m a t i c a l   s c i e nt i s t s ,   e s pe c i a l l y   i n   t i m e - f r e que n c y   a na l y s i s ,   s i gn a l   a na l y s i s ,   a n d   n u m e r i c a l   a na l y s i s ,   w a v e l e t   t e c h n i que   e na b l e s   us   t o   de c om po s e di ff e r e n t   c o m pl i c a t e f un c t i o n s   i n t o   a   s um m a t i o n   o f   b a s i c   f un c t i o n s ,   a s   w e l l   a s   e a c h   b a s i c   f un c t i o n   c a b e   ge n e ra t e f r o m   di l a t i o a nd  t r a n s l a t i o o a   m o t h e r   w a v e l e t   f un c t i o n.   Co n s e que n t l y ,   t h e   w a v e l e t   a n a l y s i s   of   f un c t i o n s   i s   m o r e   a c c ura t e l y   de s c r i b e a n d   f a s t e r   t ha n   F o ur i e r   a na l y s i s .   M a n y   s t udi e s   a r e   fo c us i n o n   t h e   m e t h o o o r t h o go na l   po l y n o m i a l   a n f un c t i o n s ,   t o   o b t a i n   a e ff e c t i v e   a l go r i t h m   t ha t   c a n   b e   s u i t a b l e   fo r   a di g i t a l   c o m pu t e r.   S uc h   a s   a n u m e ri c a l   m e t h o w i t h   o m i t t i n g   di s c r e t i z a t i o n   [19] ,   H a a w a v e l e t   f un c t i o n s   [2 0 - 24] ,   e t c .   In   t h i s   w o r k,   w e   foc us   o n   t h e   H a a r   w a v e l e t   m e t h o b a s e o n   t h e   o r t h o go n a l   m a t ri i n c l udi ng  t h e   i n t e g r a t i o n   of   o r t h o n o rm a l   f un c t i o n s ,   w i t h o ut   us i ng  H a a r   w a v e l e t - b a s e d   o n   b l o c k   pul s e   f un c t i o n s   t h a t   di f f e r   f r o m   i t ,   a r e   ut i l i z e t o   r e duc e   t h e   f r a c t i o na l   pa rt i a l   d i f fe re n t i a l   e qu a t i o n   i nt o   a n   e a s i l y   a l ge b r a i c   m a t ri e qua t i o n   o n e   of   L y a pun o o r   S y l ve s t e r   t y pe ,   w h i c h   c a n   b e   s o l ve by   c o m pu t e r   o r i e n t e m e t h o ds ,   t h e   c a l c ul a t i o n s   a r e   do n e   by   us i n g   M a t l a b   s of t w a r e   w i t h   c e rt a i n   c o m m a nds   o r   s pe c i a l   t o o l bo x.   M o r e ov e r ,   i t   i s   a n   e f fe c t i ve   t o o l   i t h e   c o m put a t i o na l   s c i e n c e s ,   e s pe c i a l l y   i t h e   s ub j e c t   of   s i gna l   a na l y s i s ,   da t a   c o m pr e s s i o n,   a n m a n y   o t h e r s ,   a n b e c a us e   i t s   fe a t u r e s ,   s uc h   a s   hi g e n e r gy   pa c ki n g ,   f l e xi b l e ,   t h e   n o n - s t a b i l i t y   of  n u m e r i c a l   s o l ut i o n s   do e s   n o t   o c c ur   i n   t h i s   m e t h o d,   e f fe c t i v e   fo r   t r e a t i n s i n gu l a ri t i e s ,   m o r e o ve r   s m a l l   c o m put a t i o n a l   c o s t   a n i t   ha s   p r o pe rt i e s   t ha t   h e l s pe e c a l c ul a t i o n s ,   a f t e r   t hi s   i nt r o duc t i o n.   L e t   us   b e gi n   w i t h   t h e   de f i n i t i o n   o f   t h e   o r t h o n o r m a l   s e t   o f   H a a r   f un c t i o n s ,   s e e   [25],   w h i c h   i s   a   f a m i l y   of   s w i t c h e r e c t a n gl e   w a ve fo r m   w i t a m pl i t ude   d i f fe r   o n e   t o   a n o t h e r ,   i t   c o n t a i n s   j us t   o n e   w a v e l e t   duri n t h e   i nt e r e s t   u ni t   s ub i n t e r v a l   o f   t i m e   [0, 1),   r e m a i n   z e r o   e l s e w h e r e ,   a n o rt ho n o r m a l ,   t h e   i t h   u ni f o r m   H a a r   w a v e l e t   ) ( t h ij i s   de f i n e   a s :     . 0 1 0 1 1 ) ( 00 o t h e r w i s e t< m t h    ,     ,        ,       (5)     . 0 ), 2 2 5 0 2 ), 2 5 0 2 1 2 1 ) ( 2 2 o t he r w i z e k , . k- t . k- , k- t m t h j j j j j j ij      ,             [      ,   [     ,         (6)     W h e r e   t h e   di l a t i o n   pa ra m e t e r J j , , 2 , 1 , 0   , 1 2 j m ,   a n J   i s   t h e   m a x i m u m   l e v e l   of  r e s o l ut i o n,   t h e   p a r a m e t e 1 , , 2 , 1 m k   r e p r e s e nt s   t h e   t r a n s l a t i o n   o f   t he   w a ve l e t ,   t h e   i nt e ge r s   j k ,   r e p r e s e n t   t h e   de c o m pos i t i o o f   t h e   i nde i   , 1 2 k i j ,   t h e   m a xi m u m   v a l ue   o f   i   i s   1 2 2 J M i   t h e r e   a r e   t w o   f un c t i o n s   p l a y   a pri m a r y   r o l e   i w a v e l e t   a n a l y s i s ,   t h e   f u n c t i o n   ) ( 00 t h ,   w hi c i s   c a l l e a   H a a f at h e r   f un c t i on   a n t h e   f un c t i o n   ) ( 10 t h ,   w h i c h   i s   c a l l e a   H a a r   m ot he r   f unc t i o n   t ha t   ge n e r a t e s   w h o l e   o t h e da ug ht e r   a n g r a ndda u g h t e r   f un c t i o n s   o u n i t   i nt e r v a l   [0 , 1) ,   t h e r e   a r e   t w o   b a s i c   c h a r a c t e r i s t i c s   o c c ur s   i H a a r   f un c t i o n s   r e p r e s e nt   by   t ra n s l a t i o n   (s hi f t i n g)   a nd  d i l a t i o n ,   w hi l e   t h e   r e s t   o f   f un c t i o n s   c a n   b e   ge n e r a t e f r o m   ) ( 10 t h us i n t h e s e   t w o   o p e r a t i o n s   a n d   k n o w l e dge   by   t h e   f o l l ow i n re l a t i o n s h i p :     ), 2 2 ( ) ( 1 j j j ij k t h t h 1 2 k i j , . 0 j   (7)     E a c h   H a a r   w a v e l e t   c o n s i s t s   o f   a   c o upl e   of   c o n s t a n t   s t e ps   w i t h   a n   o ppo s i t e   s i gn   du r i ng  i t s   s ub i n t e r v a l   a n s a t i s f i e s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       H aar   w av e l e t   m e t hod   f or   s ol v i n c oup l e d   s y s t e m   of   f r ac t i o na l   or d e r   …  ( A bbas   F adh i l   A l   S hi m m ar y )   1447   . , 2 ) ( ) ( 1 0 r i r i dt t h t h j rj ij     ,             0     ,       (8)     T h i s   r e l a t i o n s h i s h o w s   t h a t   H a a r   w a v e l e t s   a r e   o r t h o n o rm a l   t h e r e f o r e ,   i t   f o r m s   a o r t h o n o rm a l   b a s i s ,   a n i n   t h i s   c a s e ,   w e   h a v e   a n   e xpl i c i t   f o r m ul a   f o r   t h e   u n i que   c oe ff i c i e n t s   i n   t h e   l i n e a c o m b i n a t i o n.   W i t t h e   di l a t i o n   a nd  t r a n s l a t i o n   p r o c e s s ,   o n e   c a n   e a s i l y   ob t a i n   b a s i s   f un c t i o n s   o f   t w o   di m e n s i o n s ,   a s   s h o w n   i   F i gu r e   1 .       F i gu r e   1 .   T h e   f i r s t   1x4   b a s i s   f o r   H a a r   w a v e l e t   o r t h o go na l   f unc t i o n s   w i t m= 8       In  t hi s   c a s e ,   t h e   H a a o rt h o n o r m a l   m a t ri x   f o r   r e s o l ut i o up  t o   l e v e l s   i s   gi v e by :     , 2 1 2 1 0 0 0 0 0 0 2 1 2 1 0 0 0 0 2 1 2 1 0 0 0 0 0 0 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 2 1 2 1 2 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 8 1 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 33 32 31 30 21 20 10 00 8 8                           0       0                                       0       0                0         0                                     0        0                                                                                                                                                                              t h t h t h t h t h t h t h t h t H   (9)     W h e r e     T 0      0      0     2 1      0      2 1      8 1     8 1 ) 16 1 ( H 8 ,     T 0      0      0     2 1 -      0      2 1      8 1     8 1 ) 16 3 ( H 8 ,     . 2 1 8 1 ) 16 15 ( T 2 1 -     0      0       0          0          8 1 H 8       4.   TH E   O P ER A TI O N A L   M A TR I C ES   O F   H A A R   WA V EL ET   In   t hi s   s e c t i o n ,   w e   i n t r o duc e   t h e   o pe r a t i o n a l   m a t ri c e s   o t h e   H a a r   w a v e l e t .   T h e   m a i n   i de a   o f   a n   o pe r a t i o n a l   m a t r i x   i s   u t i l i z e t o   r e duc e   t h e   i nt e ge r   (f r a c t i o n a l o r d i na r y   (pa rt i a l di f f e r e n t i a l   e qua t i o i nt o   a a l ge b r a i c   s i m p l e   m a t r i e qua t i o n   o f   L y a pun o v   ( S y l v e s t e r t y pe ,   w h i c h   c a n   b e   s o l v e e a s i l y   by   a   c o m put e r - o r i e nt e m e t h o d.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021 :     1 4 4 4   -   1 4 5 4   1448   4. 1 .       F u n c ti o n   ap p r o x i m ati o n   N ow ,   s i m i l a r   a s   o n e - di m e n s i o na l   f u n c t i o n,   a n y   t w o - di m e n s i o n a l   f un c t i o n   ) , ( t x u   )) 1 , 0 [ ) 1 , 0 ([ 2 L w h i c i s   a   p i e c e w i s e   c o n s t a n t   o r   a pp r o xi m a t e l y   pi e c e w i s e   c on s t a n t   du ri n e a c s ub i nt e r v a l   a n s qua r e   i nt e g r a b l e   i n   t h e   i n t e r v a l s   1 < 0 x a n 1 < 0 t a l s o   c a n   b e   de c o m po s e i n t o   a n   i n f i ni t e   H a a r   s e r i e s   a s   s e e   [26] :     , ) ( ) ( ) , ( 1 1 , i j j i j i t h x h c t x u   (10)     W h e r e   j i c ,   i s   M M 2 2   c oe ff i c i e n t   m a t r i x,   w h i c c a n   b e   de t e rm i n e d   f r o m   t h e   i nn e r   p r o duc t :     . ) ( ) , ( ) ( ) , ( , ) ( ), , ( ), ( 1 0 1 0 ,  dt t h t x u dx x h t x u t h t x u x h c j i j i j i 2j 2             (11)     A n c a l l e t h e   w a v e l e t   c o e ff i c i e n t s .   L e t   T m m x h x h x h x H )] ( , ), ( ), ( [ ) ( 1 1 0 a nd T m m t h t h t h t H )] ( , ), ( ), ( [ ) ( 1 1 0 ,   h e r e   m H i s   c a l l e t h e   H a a r   w a v e l e t   m a t ri o o r de r   m ,   w h e r e   j m 2 a s   p r e v i o us l y   m e n t i o n e d ,   a nd  T   de n o t e s   t h e   t ra n s po s e   of   t h e   m a t r i x,   h e n c e   t h e   a pp r o xi m a t e s u m   o m t e rm s   o f   t h e   f i ni t e   s e r i e s   o f   (10)  c a b e   w r i t t e i m a t ri x   f o r m   a s :     . ) ( ) ( ) , ( 1 0 1 0 , m i m j j i j i t h x h c t x u   (12)     N ow ,   t o   de t e r m i n e   t h e   c o e ff i c i e n t s   j i c ,   ,   w e   w i l l   a ppl y   t h e   w a ve l e t   c o l l oc a t i o n   m e t h o d,   t h e s e   s h o w n   i n   t h e   f o l l ow i n g :     M t x 2 / ) 5 . 0 ( . 2 , , 2 , 1 M   (13)     W r i t e   (12)   i d i s c r e t e   f o r m   by   us i n g   (13 ),   w e   ob t a i n   t h e   m a t r i e qu a t i o n :     ), ( ) ( ) , ( t CH x H t x U m T m   (14)     W h e r e m m j i t x u U )] , ( [ m m j i c C ] [ ,   a nd  m H   i s   c a l l e d   H a a r   w a v e l e t   m a t r i o f   o r de r m ,   i . e :     , 1 , 1 2 , 1 1 , 1 0 , 1 1 , 1 2 , 1 1 , 1 0 , 1 1 , 0 2 , 0 1 , 0 0 , 0 1 1 0 m m m m m m m m m h h h h h h h h h h h h h h h H                                                                                                                (15)     H e r e   1 2 1 0   ,   ,     ,   ,   h m h h h a r e   t h e   di s c r e t e   fo r m s   o f   t h e   H a a r   w a v e l e t   b a s i s .   S i n c e   t h e   H a a r   w a v e l e t   m a t r i i s   o r t h o go n a l   a s   m e nt i o n e e a r l i e r   (i . e . T m m H H 1 ),   a c c o r di n g l y   t h e   w a v e l e t   c oe ff i c i e n t s   c a n   b e   c a l c ul a t e d   f r o m   ( 14)   by :     . T m m m m UH H C   (16)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       H aar   w av e l e t   m e t hod   f or   s ol v i n c oup l e d   s y s t e m   of   f r ac t i o na l   or d e r   …  ( A bbas   F adh i l   A l   S hi m m ar y )   1449   4. 2 .      H aa r   w av e l e t   o I n te g e r   O r d e r   T o   a ppl y   t h e   H a a r   w a v e l e t   m e t h o f o r   s o l v i n a n y   i nt e ge r   o r de r   p a r t i a l   di f f e r e n t i a l   e qu a t i o n s   o n e   n e e ds   t h e   i n t e g ra l s   b e l ow   a s   p r e s e n t e i n   [ 23] :     t t h 0 0 , m 1 d   ) (   , 1 0 < t   (17)     F o r 1 , , 2 , 1 m i ,   c a b e   de s c r i b e a s   b e l ow :     t j j j j j j j i k t k t k k t k k t h 0 2 , 2 1 2 5 . 0 , 2 1 , 2 5 . 0 2 , 2 ) ( .   o t h e r w i s e     ,              0 <    <          m 2 d     (18)     A n d   t h e   m a t ri f o r m   o f   i nt e g r a t i o o f   H a a r   w a v e l e t   i s :     . 3 2 1 ), ( ) ( 0 1 ,... , , n t H p d H p m n m t m n m                     (19)     S i m i l a rl y ,   fo r   i n t e g r a t i o n   t h e   t ra n s po s e   H a a w a v e l e t :     . ) ) ( ) ( 1 0 T m T m t T m p t H d H (         (20)     W h e r e   t h e   m m   m a t ri 1 m p   i s   c a l l e d   t h e   H a a w a v e l e t   o p e r a t i o na l   m a t r i o f   o n e - t i m e   i n t e g ra t i o of   m a t r i x ) ( t H m ,   C h e n   a n H s a i o   i n   [2 3],   s h o w e t h a t   t h e   m a t r i 1 m p c a n   b e   c a l c ul a t e f r o m   t h e   pa rt i t i o n   fo ur   s ub m a t r i c e s :     . 2 2 1 1 2 2 1 1 2 0               -        m m m m H H P m m p   (21)     W h e r e   i s   t h e   z e r o   m a t ri x   o f   o r de r 2 2 m m .     4. 3 .       H aa r   Wav e l e o F r a c ti o n al   O r d e r   N ow ,   l i ke   w h a t   w e   h a v e   do n e   w i t t h e   i nt e ge o r de r ,   w e   w i l l   l i ke w i s e   t o   d e r i v e   t h e   H a a w a v e l e t   o pe r a t i o n a l   m a t ri o f   f r a c t i o n a l   o r de r   i nt e gra t i o n m p R .   F o r   t h i s   pu r po s e ,   w e   w i l l   r e c a l l   t h e   R i e m a nn - L i o uv i l l e   f r a c t i o na l   i nt e gra l   o pe r a t o ) ( j us i n g   de f i ni t i o n   (2) :     ) ( ) ( t H p t H j m m m , )] ( , ), ( ), ( [ 1 1 0 T m m m m t h p t h p t h p   (22)     W h e r e ,   . ), 1 0 [ , ) 1 ( ) ( 0 e l s e w h e r e , t m t t h p m                       0                 (23)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021 :     1 4 4 4   -   1 4 5 4   1450   F o r   1 , , 2 , 1 m i     . 1 ) 2 ( ) 2 5 . 0 ( 2 ) 2 1 ( , ) 2 5 . 0 ( 2 ) 2 1 ( , ) 2 1 ( , 0 ) 1 ( 2 ) ( 2 < t 2 k       ,    2 k < t 2 0.5 - k                  ,    2 0.5 - k < t 2 1 - k                                                ,    2 1 - k < t 0                                                                ,        j j j j j j j j j j j j j i m k t k t k t k t k t k t m t h p   (24)     L e t   m m D de n o t e   t o   t h e   H a rr   w a v e l e t   o pe r a t i o na l   m m   m a t ri f r a c t i o na l   di f f e r e n t i a t i o n   o f   o r de r ,   s i n c e I p D m m m m ,   t h e n   w e   c a n   c a l c u l a t e   m m D   by   i n v e r t i n g m m p .   M o r e o ve r ,   t h e   H a a r   w a v e l e t   f r a c t i o na l   p a r t i a l   de r i v a t i v e s   of   o r de   de f i n e   by :     ] ) ( [ ) ( ) , ( t t H C x H t U t t x u m T m ), ( ) ( t H CP x H m m T m   (25)     A n d     ) ( ) ( ) , ( t CH x x H x U x t x u m T m ). ( ] )[ ( t CH P x H m T m T m   (26)     A s   w e l l   a s ,   H a a r   w a v e l e t   f r a c t i o na l   i nt e g r a t i o n   o f   o r de r     w i t h   r e s pe c t   t o   t   a n x   r e s pe c t i v e l y   gi v e n   by :     ( ) ( ) ( ) ( ( ) TT t t m m m t m j U j H x CH t H x Cj H t  , m m T m H Cp H     (27)     ) ( ( )) ( ( )) ( ) ( ( t H C x H j t CH x H j U j m T m x m T m x x . ) ( m T m T m CH p H     (28)     4. 4 .       Th e   M e th o d o l o gy  o H ar r   w av e l e t     In  t hi s   s e c t i o n,   w e   a ppl y   t h e   H a a w a v e l e t   o r t h o n o rm a l   m a t ri m e t h o f o r   a pp r o xi m a t e   s o l ut i o n s   o c o upl e s y s t e m   of   f r a c t i o n a l   pa rt i a l   di f f e r e n t i a l   e qua t i o n s .   A l l   c o m put a t i o n s   a nd  pl o t s   ha v e   be e n   do n e   i n   t h e   h e l o f   M A T L A B .   C o n s i de r   t h e   c o upl e s y s t e m   fo r   t i m e   de pe n de nt   f r a c t i o n a l   pa r t i a l   di f f e r e n t i a l   e qua t i o n s   of   o r de r s a nd    r e s pe c t i v e l y   of   t h e   ki nd :     . ,                       ,   1 0 ) , ( ) , , , , ( ) , ( ), , ( ) , , , , ( ) , ( 2 1 t x f u v u v u g t x v D t x f u v u v u f t x u D xx t x t xx t x t   (29)     W i t h   i n i t i a l   a nd  b o un da r y   c o n di t i o n s :       ) ,. .. ( ) , 0 ( ), ( ) , 0 ( ), ( ) 0 , ( ), ( ) 0 , ( ), ( ) , 0 ( ), ( ) , 0 ( t t v t t u x x  v x x u t t  v t t u x x                   (30)     W h e r e ), ( ), ( ), ( ), ( ), , ( ), , ( 2 1 x x t t t x f t x f ) ( t   a n ) ( t   a r e   k n o w n   c o n t i n uo us   f un c t i o n s ,   a n d 1 , 0 < t x .   O u m e t h o c a n   b e   s um m a ri z e d   a s   t h e   s t e p   b y   s t e p r o c e dur e   b e l ow :   S t e p1:   S a m pl i n t h e   c o n t i nuo us   f un c t i o n s   ) , ( t x u a n d   ) , ( t x v i nt o   di s c r e t e   m a t ri c e s   fo r m   ] [ , j i u U a n   w h e r e   m 2 / 1   of  x   a nd  t .   S t e 2:   T ra n s f e r   t h e   m a t ri c e s   i n t o   H a a do m a i n   b y   us i n g   H a a w a v e l e t   t ra n s f o r m .   ] [ , j i v V Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       H aar   w av e l e t   m e t hod   f or   s ol v i n c oup l e d   s y s t e m   of   f r ac t i o na l   or d e r   …  ( A bbas   F adh i l   A l   S hi m m ar y )   1451     ). ( ) ( ), ( ) ( t BH x H V t AH x H U T T       (31)      W h e r e   ] [ ] [ , , j i j i b B a A   ,     a r e   t h e   H a a r   c o e ff i c i e n t   m a t ri c e s   a n d   H   i s   t h e   H a a r   w a v e l e t   m a t ri x.   S t e 3:   W r i t e   a l l   i n t e ge r   a n d   f ra c t i o na l   pa rt i a l   d i f fe r e nt i a t i o n s   i H a a r   w a v e l e t   t ra n s f o r m .     S t e 4:   Ca l c ul a t e   t h e   w a ve l e t   w e i gh t i n c o e f f i c i e n t s   A   a n B   a f t e r   pl ugg i n (s t e 3),   w i t h   i ni t i a l   a n bo un da r y   c o n di t i o n s   ( 30)  i (29) :     ). ( ) ( )} ( ] , , ) ( , , )[ ( { ) 0 , ( ) ( ) ( ), ( ) ( )} ( ] , , ) ( , , )[ ( { ) 0 , ( ) ( ) ( 2 1 1 1 1 1 t H F x H t H BP A P B A x H f x u t H AP x H t H F x H t H BP A P B A x H f x u t H AP x H T m T m T m T T m T m T m T   (32)     T h i s   s y s t e m   of   m a t r i c e s   in   (32)  ha s   u n k n o w n   H a a r   c o e ff i c i e n t s   A   a n B .   W e   s o l ve   t h e   s y s t e m   s i m ul t a n e o us l y   f o r   u n k n o w n   w i t h   t h e   h e l p   o f   us i ng  s o l ut i o n   of   L y a pun o v   e qua t i o t y pe .   S t e 5:   F i n a l y ,   H a a r   n u m e ri c a l   s o l ut i o n s   f o r   ) , ( t x u a n d ) , ( t x v c a n   b e   c o n s t r uc t e f r o m   s ub i s t i t ut e   v a l ue s   of  H a a c o e ff i c i e n t   i n   ( 31).       5.   N U M ER I C A TES P R O BLEM S   T h i s   s e c t i o n   c o n c e rni n g   t o   t h e   num e r i c a l   t e s t   p r o b l e m s   a nd  t h e i v i s ua l i z a t i o n s .   P r o b l e m 1.   Co n s i de r   t h e   c o upl e F P D E s   [ 26] :     , 0 , 0 u v v v D u v u u D x t x t   . 1 , 0   (33)     S ub j e c t   t o   i ni t i a l   c o n d i t i o n s .     . c o s h ) 0 , ( , s i n h ) 0 , ( x x  v x x u     (34)     T h e   e xa c t   s o l ut i o n   f o r 1 ,   i s   ) c o s h ( ) , ( ) s i n h ( ) , ( t x t x v t x t x u     ,      ,   by   f o l l ow i n g   t h e   m e t h o i l l us t ra t e i n   S e c t i o n   5.   (S t e 1 -   S t e 4),   t h e   a b ov e   s y s t e m   of  l i n e a r   t i m e   F P D E s .   In   (3 3)  a n (34 Co rr e s po n di n g   t o   (31)   a nd  (3 2),   w h e n 75 . 0 , 8 m w i t h   s ub s t i t ut i n i n i t i a l   c o n d i t i o n   (34)  l e a t o   t h e   c o upl e s y s t e m :     , 0 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) )( ( ) s i n h ( ) ( ) ( 1 8 75 . 8 t AH x H t BH x H t BH P x H x t H AP x H T T T T T   . 0 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) )( ( ) c o s h ( ) ( ) ( 1 75 . 8 t AH x H t BH x H t AH P x H x t H BP x H T T T m T T   (35)     T h e   s y s t e m   of   (35)  h a s   u n k n o w n   H a a r   c o e ff i c i e n t s   A   a n B .   W e   s o l ve   t h i s   s y s t e m   s i m ul t a n e o us l y   fo r   u n k n o w n s .   F i n e l y ,   s ub s t i t ut e   v a l ue s   of   H a a r   c o e ff i c i e n t s   i n   ( 31).   H a a r   s o l ut i o n s   o f   c o upl e t i m e - (F P D E s . s y s t e m   a r e   a t t a i n e d;   s e e   F i gu r e   2.   T h e   o b t a i n e H a a r   s o l ut i o n s   a r e   c o m pa r e w i t h   e xa c t   s o l ut i o n s   a t   v a l ue s   ) 75 . 0 (   a n d   ) 75 . 0 ( a r e   s h o w n   i T a b l e   a n d   T a b l e   2.       T a b l e   1 .   Co m p a r s i o b e t w e e n   e xa c t   a n d   n u m e r i c a l   h a a s o l ut i o n   o f   ) , ( t x u of   p r o b l e m   1   t x   0 . 0 6 2 5   0 . 1 8 7 5   0 . 3 1 2 5   0 . 4 3 7 5   0 . 5 6 2 5   0 . 6 8 7 5   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   0 . 0 6 2 5   0 . 0 0 0 0   0 . 0 3 1 2   0 . 1 2 5 3   0 . 1 5 6 5   0 . 2 5 2 6   0 . 2 8 3 8   0 . 3 8 3 9   0 . 4 1 5 1   0 . 5 2 1 1   0 . 5 5 2 3   0 . 6 6 6 5   0 . 6 9 7 7   0 . 1 8 7 5   - 0 . 1 2 5 3   - 0 . 0 9 4 1   0 . 0 0 0 0   0 . 0 3 1 2   0 . 1 2 5 3   0 . 1 5 6 5   0 . 2 5 2 6   0 . 2 8 3 8   0 . 3 8 3 9   0 . 4 1 5 1   0 . 5 2 1 1   0 . 5 5 2 3   0 . 3 1 2 5   - 0 . 2 5 2 6   - 0 . 2 2 1 4   - 0 . 1 2 5 3   - 0 . 0 9 4 1   0 . 0 0 0 0   0 . 0 3 1 2   0 . 1 2 5 3   0 . 1 5 6 5   0 . 2 5 2 6   0 . 2 8 3 8   0 . 3 8 3 9   0 . 4 1 5 1   0 . 4 3 7 5   - 0 . 3 8 3 9   - 0 . 3 5 2 7   - 0 . 2 5 2 6   - 0 . 2 2 1 4   - 0 . 1 253   - 0 . 0 9 4 1   0 . 0 0 0 0   0 . 0 3 1 2   0 . 1 2 5 3   0 . 1 5 6 5   0 . 2 5 2 6   0 . 2 8 3 8   0 . 5 6 2 5   - 0 . 5 2 1 1   - 0 . 4 8 9 9   - 0 . 3 8 3 9   - 0 . 3 5 2 7   - 0 . 2 5 2 6   - 0 . 2 2 1 4   - 0 . 1 2 5 3   - 0 . 0 9 4 1   0 . 0 0 0 0   0 . 0 3 1 2   0 . 1 2 5 3   0 . 1 5 6 5   0 . 6 8 7 5   - 0 . 6 6 6 5   - 0 . 6 3 5 3   - 0 . 5 2 1 1   - 0 . 4 8 9 9   - 0 . 3 8 3 9   - 0 . 3 5 2 7   - 0 . 2 5 2 6   - 0 . 2 2 1 4   - 0 . 1 2 5 3   - 0 . 0 9 4 1   0 . 0 0 0 0   0 . 0 3 1 2         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021 :     1 4 4 4   -   1 4 5 4   1452   T a b l e   2 .   Co m p a r s i o b e t w e e n   e xa c t   a n d   n u m e r i c a l   h a a s o l ut i o n   o f   ) , ( t x v of  p r o b l e m   1   t x   0 . 0 6 2 5   0 . 1 8 7 5   0 . 3 1 2 5   0 . 4 3 7 5   0 . 5 6 2 5   0 . 6 8 7 5   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   0 . 0 6 2 5   1 . 0 0 0 0   1 . 0 3 1 2   1 . 0 0 7 8   1 . 0 3 9 0   1 . 0 3 1 4   1 . 0 6 2 6   1 . 0 7 1 1   1 . 1 0 2 3   1 . 1 2 7 6   1 . 1 5 8 8   1 . 2 0 1 8   1 . 2 3 3 0   0 . 1 8 7 5   1 . 0 0 7 8   1 . 0 3 9 0   1 . 0 0 0 0   1 . 0 3 1 2   1 . 0 0 7 8   1 . 0 3 9 0   1 . 0 3 1 4   1 . 0 6 2 6   1 . 0 7 1 1   1 . 1 0 2 3   1 . 1 2 7 6   1 . 1 5 8 8   0 . 3 1 2 5   1 . 0 3 1 4   1 . 0 6 2 6   1 . 0 0 7 8   1 . 0 3 9 0   1 . 0 0 0 0   1 . 0 3 1 2   1 . 0 0 7 8   1 . 0 3 9 0   1 . 0 3 1 4   1 . 0 6 2 6   1 . 0 7 1 1   1 . 1 0 2 3   0 . 4 3 7 5   1 . 0 7 1 1   1 . 1 0 2 3   1 . 0 3 1 4   1 . 0 6 2 6   1 . 0 0 7 8   1 . 0 3 9 0   1 . 0 0 0 0   1 . 0 3 1 2   1 . 0 0 7 8   1 . 0 3 9 0   1 . 0 3 1 4   1 . 0 6 2 6   0 . 5 6 2 5   1 . 1 2 7 6   1 . 1 5 8 8   1 . 0 7 1 1   1 . 1 0 2 3   1 . 0 3 1 4   1 . 0 6 2 6   1 . 0 0 7 8   1 . 0 3 9 0   1 . 0 0 0 0   1 . 0 3 1 2   1 . 0 0 7 8   1 . 0 3 9 0   0 . 6 8 7 5   1 . 2 0 1 8   1 . 2 3 3 0   1 . 1 2 7 6   1 . 1 5 8 8   1 . 0 7 1 1   1 . 1 0 2 3   1 . 0 3 1 4   1 . 0 6 2 6   1. 0078   1 . 0 3 9 0   1 . 0 0 0 0   1 . 0 3 1 2           F i gu r e   2 .   E xa c t   a nd  H a a n u m e r i c a l   s o l ut i o n s   ) , ( t x u   a nd  ) , ( t x v of   pr o b l e m   1       P r o b l e m   2.   Co n s i de t h e   c o upl e F P D E s .   [26] :     . 0 2 , 0 2 u v v D v u u D x t x t   (36)     S ub j e c t   t o   i ni t i a l   c o n d i t i o n s :     . c o s ) 0 , ( , s i n ) 0 , ( x x  v x x u     (37)     T h e   e xa c t   s o l ut i o n   f o r 1   i s , ) c o s ( ) , ( ) s i n ( ) , ( t x t x v t x t x u   ,      By   fo l l ow i n g   t h e   m e t h o i l l us t ra t e i n   S e c t i o n   5.   (S t e 1 -   S t e 4),   t h e   a b ov e   s y s t e m   of  l i n e a r   t i m e   F P D E s .   In   (3 6)  a n (37 Co rr e s po n di n g   t o   (31) ,   w h e n 75 . 0 , 8 m w i t h   s ub s t i t ut i ng  i ni t i a l   c o ndi t i o n   (51 l e a d   t o   t h e   c o upl e s y s t e m :     , 0 ) ( ) ( 2 ) ( ) )( ( ) s i n ( ) ( ) ( 1 8 75 . 8 t BH x H t AH P x H x t H AP x H T T T T   . 0 ) ( ) ( 2 ) ( ) )( ( ) c o s ( ) ( ) ( 1 75 . 8 t AH x H t BH P x H x t H BP x H T T m T T   (38)     T h e   s y s t e m   of   (38)  h a s   u n k n o w n   H a a r   c o e ff i c i e n t s   A   a n B .   W e   s o l ve   t h i s   s y s t e m   s i m ul t a n e o us l y   fo r   u n k n o w n .   F i n e l y ,   s ub s t i t ut e   v a l ue s   of   H a a r   c o e ff i c i e n t s   i n   (3 1).   H a a r   s o l ut i o n s   o f   c o upl e t i m e - (F P D E s . s y s t e m   a r e   a t t a i n e d;   s e e   F i gu r e   3.   T h e   o b t a i n e H a a r   s o l ut i o n s   a r e   c o m pa r e w i t h   e xa c t   s o l ut i o n s   a t   v a l ue s   ) 75 . 0 ( a n ( 75 . 0 a r e   s h o w n   i T a b l e   a n d   T a b l e   4.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       H aar   w av e l e t   m e t hod   f or   s ol v i n c oup l e d   s y s t e m   of   f r ac t i o na l   or d e r   …  ( A bbas   F adh i l   A l   S hi m m ar y )   1453   T a b l e   3 .   Co m p a r s i o b e t w e e n   e xa c t   a n d   n u m e r i c a l   h a a s o l ut i o n   o f   ) , ( t x u of  p r o b l e m   2   t x   0 . 0 6 2 5   0 . 1 8 7 5   0 . 3 1 2 5   0 . 4 3 7 5   0 . 5 6 2 5   0 . 6 8 7 5   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   0 . 0 6 2 5   0 . 1 2 4 7   0 . 1 5 5 9   0 . 2 4 7 4   0 . 2 7 8 6   0 . 3 6 6 3   0 . 3 9 7 5   0 . 4 7 9 4   0 . 5 1 0 6   0 . 5 8 5 1   0 . 6 1 6 3   0 . 6 8 1 6   0 . 7 1 2 8   0 . 1 8 7 5   0 . 2 4 7 4   0 . 2 7 8 6   0 . 3 6 6 3   0 . 3 9 7 5   0 . 4 7 9 4   0 . 5 1 0 6   0 . 5 8 5 1   0 . 6 1 6 3   0 . 6 8 1 6   0 . 7 1 2 8   0 . 7 6 7 5   0 . 7 9 8 7   0 . 3 1 2 5   0 . 3 6 6 3   0 . 3 9 7 5   0 . 4 7 9 4   0 . 5 1 0 6   0 . 5 8 5 1   0 . 6 1 6 3   0 . 6 8 1 6   0 . 7 1 2 8   0 . 7 6 7 5   0 . 7 9 8 7   0 . 8 4 1 5   0 . 8 7 2 7   0 . 4 3 7 5   0 . 4 7 9 4   0 . 5 1 0 6   0 . 5 8 5 1   0 . 6 1 6 3   0 . 6 8 1 6   0 . 7 1 2 8   0 . 7 6 7 5   0 . 7 9 8 7   0 . 8 4 1 5   0 . 8 7 2 7   0 . 9 0 2 3   0 . 9 3 3 5   0 . 5 6 2 5   0 . 5 8 5 1   0 . 6 1 6 3   0 . 6 8 1 6   0 . 7 1 2 8   0 . 7 6 7 5   0 . 7 9 8 7   0 . 8 4 1 5   0 . 8 7 2 7   0 . 9 0 2 3   0 . 9 3 3 5   0 . 9 4 9 0   0 . 9 8 0 2   0 . 6 8 7 5   0 . 6 8 1 6   0 . 7 1 2 8   0 . 7 6 7 5   0 . 7 9 8 7   0 . 8 4 1 5   0 . 8 7 2 7   0 . 9 0 2 3   0 . 9 3 3 5   0 . 9 4 9 0   0 . 9 8 0 2   0 . 9 8 0 9   1 . 0 1 2 1       T a b l e   4 .   Co m p a r s i o b e t w e e n   e xa c t   a n d   n u m e r i c a l   h a a s o l ut i o n   o f   ) , ( t x v of  p r o b l e m   2   t x   0 . 0 6 2 5   0 . 1 8 7 5   0 . 3 1 2 5   0 . 4 375   0 . 5 6 2 5   0 . 6 8 7 5   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   E x a c t   A p p r .   0 . 0 6 2 5   0 . 9 9 2 2   1 . 0 2 3 4   0 . 9 6 8 9   1 . 0 0 0 1   0 . 9 3 0 5   0 . 9 6 1 7   0 . 8 7 7 6   0 . 9 0 8 8   0 . 8 1 1 0   0 . 8 4 2 2   0 . 7 3 1 7   0 . 7 6 2 9   0 . 1 8 7 5   0 . 9 6 8 9   1 . 0 0 0 1   0 . 9 3 0 5   0 . 9 6 1 7   0 . 8 7 7 6   0 . 9 0 8 8   0 . 8 1 1 0   0 . 8 4 2 2   0 . 7 3 1 7   0 . 7 6 2 9   0 . 6 4 1 0   0 . 6 7 2 2   0 . 3 1 2 5   0 . 9 3 0 5   0 . 9 6 1 7   0 . 8 7 7 6   0 . 9 0 8 8   0 . 8 1 1 0   0 . 8 4 2 2   0 . 7 3 1 7   0 . 7 6 2 9   0 . 6 4 1 0   0 . 6 7 2 2   0 . 5 4 0 3   0 . 5 7 1 5   0 . 4 3 7 5   0 . 8 7 7 6   0 . 9 0 8 8   0 . 8 1 1 0   0 . 8 4 2 2   0 . 7 3 1 7   0 . 7 6 2 9   0 . 6 4 1 0   0 . 6 7 2 2   0 . 5 4 0 3   0 . 5 7 1 5   0 . 4 3 1 2   0 . 4 6 2 4   0 . 5 6 2 5   0 . 8 1 1 0   0 . 8 4 2 2   0 . 7 3 1 7   0 . 7 6 2 9   0 . 6 4 1 0   0 . 6 7 2 2   0. 5403   0 . 5 7 1 5   0 . 4 3 1 2   0 . 4 6 2 4   0 . 3 1 5 3   0 . 3 4 6 5   0 . 6 8 7 5   0 . 7 3 1 7   0 . 7 6 2 9   0 . 6 4 1 0   0 . 6 7 2 2   0 . 5 4 0 3   0 . 5 7 1 5   0 . 4 3 1 2   0 . 4 6 2 4   0 . 3 1 5 3   0 . 3 4 6 5   0 . 1 9 4 5   0 . 2 2 5 7           F i gu r e   3 .   E xa c t   a nd  H a a n u m e r i c a l   s o l ut i o n s   ) , ( t x u   a nd  ) , ( t x v of   pr o b l e m   2         6.   C O N C LU S I O N     In   t h i s   pa pe r ,   w e   a ppl i e t h e   H a a r   o pe ra t i o n a l   m a t ri m e t h o o f   f r a c t i o na l   o r de a n d   i nt e gra t e w i t di s c r e t i z a t i o n   i Ca p ut o ' s   s e n s e   t o   t i m e   a n s p a t i a l   de r i v a t i v e s .   T h e   m a i n   a i m   o f   t h e   p r o po s e m e t h o i s   a ppl i e t o   a   s y s t e m   of   c o upl e f r a c t i o n a l   p a r t i a l   di f f e r e n t i a l   e qua t i o n s ,   t hi s   a p p r o a c h   i s   us e t o   t ra n s f o r m   t h e   s y s t e m   i n t o   a n   e a s i l y   a l ge b r a i c   s y s t e m   of   L y a pun o v   o r   S y l ve s t e r   e qua t i o n   t y pe ,   a n t h e   r e s ul t s   a r e   c o m pa r e d   w i t h   t h e   e xa c t   s o l ut i o n.   T h e   a pp r o xi m a t e   n u m e r i c a l   s o l ut i o v i a   t h e   H a a r   w a ve l e t   m e t h o i s   m o r e   e l e ga n t   i t h e o r y ,   m o r e   c o n v e n i e n t   i n u m e ri c   c o m put a t i o n s ,   a n d   m uc f a s t e i t h e   da t a   p r o c e s s i n g.         A C K N O WL ED G E M EN TS     T h e   a ut h o r   w o ul l i ke   t o   t ha n A l - M us t a n s i ri y a h   U n i v e r s i t y   ( w w w . u o m us t a n s i r o y a h . e du. i q )   B a gh d a d - I ra q   f o r   i t s   s uppo rt   i t h e   p r e s e n t   w o r k.       R EF ER EN C ES     [ 1]   K .   S .   M i l l e r   a nd  B .   R o s s ,   " A i nt r o duc t i o t o   f r a c t i o na l   c a l c u l us   a nd  f r a c t i o na l   d i f f e r e n t i a l   e q ua t i o n, "   J ohn   W i l e y ,   1993 .   [ 2]   I .   P o dl ubny ,   " F r a c t i o na l   D i f f e r e nt i a l   E qua t i o ns , "   19 A c a de m i c   P r e s s   San   D i e go ,   C al i f or n i a ,   U S A ,   199 9.     [ 3]   J .   s un dne s ,   G .   T .   L i ne s   a nd  A .   T v e i t o ,   " M ul t i g r i bl o c c o ndi t i o ni ng   f o r   a   c o upl e s y s t e m   of   pa r t i a l   di f f e r e nt i a l   e qua t i o ns   m o de l i ng   t he   e l e c t r i c a l   a c t i v i t y   i t he   he a r t , "   C om p ut e r   M e t hods   i b i om e - c h ani c s   a nd  bi om e di c a l   e ngi ne e r i ng ,   v o l .   5,   no .   6 ,   pp.   3 97 - 409 ,   2002 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.