Кіріспе
Математикада уақыт шкаласы бойынша есептеу – айырмашылық теңдеулер теориясы мен дифференциалдық теңдеулер теориясын біріктіретін, интегралдық және дифференциалдық есептеуді дискретті айырмашылықтар есептеуімен тоғыстыратын, гибридтік жүйелерді зерттеуге арналған формализмді ұсынады. Ол дискретті және үздіксіз деректерді бірдей уақытта модельдеуді қажет ететін кез келген салаға қолданылады. Бұл туындының жаңа анықтамасы болып табылады: егер функция нақты сандар жиынында анықталған болса, онда бұл анықтама стандартты дифференциацияға сәйкес келеді, ал егер функция бүтін сандар жиынында анықталған болса, онда ол алға қарай есептеу операторына тең келеді.
Тарих
Уақыт шкаласы калькулясы 1988 жылы неміс математигі Стефан Хилгер тарапынан енгізілді. Дегенмен, осыған ұқсас идеялар бұрыннан қолданылып келген, және кем дегенде Риманн-Стильджес интегралының пайда болуына дейін жетеді, ол сомалар мен интегралдарды біріктіретін құрал.
Динамикалық теңдеулер
Дифференциалдық теңдеулерге қатысты көптеген нәтижелер айырмашылық теңдеулерге сәйкес нәтижелерге оңай көшіріледі, ал кейбір нәтижелер үздіксіз аналогтарынан мүлдем өзгеше болып көрінеді. Уақыт шкалаларындағы динамикалық теңдеулерді зерттеу мұндай айырмашылықтарды ашады және нәтижелерді екі рет дәлелдеу қажеттілігінен құтылуға көмектеседі – бір рет дифференциалдық теңдеулер үшін, екінші рет айырмашылық теңдеулер үшін. Басты идея – динамикалық теңдеу үшін нәтижені дәлелдеу, онда ізделінетін функцияның анықталу облысы уақыт шкаласы деп аталады (сонымен қатар уақыт жиыны деп те аталады), ол нақты сандардың кез келген жабық ішкі жиыны болуы мүмкін. Осылайша, нәтижелер нақты сандар жиынына немесе бүтін сандар жиынына ғана емес, сонымен қатар Кантор жиыны сияқты жалпы уақыт шкалаларына да қолданылады. Уақыт шкалаларындағы есептеудің ең танымал үш мысалы – дифференциалдық есептеу, айырмашылық есептеу және кванттық есептеу. Уақыт шкалаларындағы динамикалық теңдеулер, мысалы, популяция динамикасы саласында қолданылуы мүмкін. Мысалы, олар маусым кезінде үздіксіз дамитын жәндіктер популяциясын модельдей алады, қыста жұмыртқалары инкубацияланатын немесе тоқыраған кезде қырылады, содан кейін жаңа маусымда шайқалып, бірін-бірі жаппай алмастырмайтын популяцияны құрайды.
Жалғастығы
Уақыт шкаласының үздіксіздігі тығыздыққа балама деп қайта анықталады. Уақыт шкаласы егер ол нүктеде оңнан тығыз болса, нүктеде оң жақты үздіксіз деп айтылады. Сол сияқты, уақыт шкаласы егер ол нүктеде солдан тығыз болса, нүктеде сол жақты үздіксіз деп айтылады.
Интеграциялау
Дельта интегралы дельта туындысына қатысты антидериватив ретінде анықталады. Егер функцияның үздіріссіз туындысы болса, келесідей деп есептелінеді.
Лапластың трансформациясы және z-трансформациясы
Лаплас трансформациясы кез келген уақыт шкаласындағы функциялар үшін анықталуы мүмкін, бұл ретте трансформациялардың бірдей кестесі қолданылады. Бұл трансформация уақыт шкалаларындағы динамикалық теңдеулерді шешуге пайдаланылады. Егер уақыт шкаласы теріс емес бүтін сандар жиыны болса, онда трансформация тең болады.
Көптік интеграция
Уақыт өлшемдері бойынша көптік интегралдау Бонер (2005) еңбегінде қарастырылған.
Уақыт шкалаларындағы стохастикалық динамикалық теңдеулер
Стохастикалық дифференциалдық теңдеулер және стохастикалық айырма теңдеулері уақыт өлшемдеріндегі стохастикалық динамикалық теңдеулерге обобщалануы мүмкін.
Уақыт шкалаларындағы интегралдық теңдеулер
Интегралды теңдеулер және қосынды теңдеулер уақыт шкалаларындағы интегралды теңдеулер ретінде біріктіріледі.
Уақыт шкалалары бойынша бөлшектік есептеу
Уақыт шкалаларындағы бөлшектік есептеу Бастос, Мозырска және Торрес еңбектерінде қарастырылған.