We consider the principle of least action in the context of fractional calculus. Namely, we derive the fractional Euler–Lagrange equation and the general equation of motion with the composition of the left and right fractional derivatives defined on infinite intervals. In addition, we construct an explicit representation of solutions to a model fractional oscillator equation containing the left and right Gerasimov–Caputo fractional derivatives with origins at plus and minus infinity. We derive a representation for the composition of the left and right derivatives with origins at plus and minus infinity in terms of the Riesz potential, and introduce special functions with which we give solutions to the model fractional oscillator equation with a complex coefficient. This approach can be useful for describing dissipative dynamical systems with the property of heredity.

В работе рассмотрено обыкновенное дифференциальное уравнение дробного порядка, содержащее композицию дробных производных с различными началами, являющееся модельным уравнением движения во фрактальной среде. Для рассматриваемого уравнения найдено необходимое условие существования нетривиального решения однородной задачи Дирихле. Условие имеет форму интегральной оценки для потенциала и является аналогом неравенства ЛяпуноваWe consider an ordinary differential equation of fractional order with the composition of left and rightsided fractional derivatives, which is a model equation of motion in fractal media. We find a necessary condition for existence of nontrivial solution of homogeneous Dirichlet problem for the equation under consideration. The condition has the form of integral estimate for the potential and is an analog of Lyapunov inequality.

Построено решение смешанной краевой задачи для обыкновенного дифференциального уравнения дробного порядка. Главная часть уравнения представляет собой композицию лево- и правосторонних операторов дробного дифференцирования Римана-Лиувилля и Капуто. Найдено представление решения исследуемой задачи, а также получена оценка для собственных значений.A solution of a mixed boundary value problem for an ordinary differential equation of fractional order is constructed. The main part of the equation is a composition of left- and right-hand Riemann-Liouville and Caputo fractional differentiation operators. A representation of the solution of the problem under study is found, and an estimate for the eigenvalues is also obtained.

Рассматривается линейное обыкновенное дифференциальное уравнение дробного порядка с композицией лево- и правосторонних операторов дробных производных в главной части. Уравнения, содержащие композицию операторов дифференцирования дробного порядка с различными началами, появляются при моделировании различных физических и геофизических явлений. К их появлению приводит использование понятия эффективной скорости изменения параметров моделируемых процессов. В частности, уравнения рассматриваемого в работе вида возникают при описании диссипативных колебательных систем. Дробное дифференцирование понимается в смысле РиманаЛиувилля и Герасимова-Капуто. Для исследуемого уравнения изучается нелокальная краевая задача. Нелокальное краевое условие задано в форме интегрального оператора от искомого решения. При определенном условии на ядро оператора, фигурирующего в нелокальном условии, рассматриваемая задача эквивалентно редуцируется к интегральному уравнению Фредгольма второго рода. Найдены достаточные условия разрешимости исследуемой задачи, включающее интегральное ограничение на переменный потенциал. В качестве следствия получено неравенство Ляпунова для решений рассматриваемой нелокальной задачи. Показано, что возникающее в решении задачи условие на ядро интегрального оператора из нелокального условия, является необходимым, в том смысле, что при нарушении этого условия единственность решения задачи теряется.We consider a linear ordinary differential equation of fractional order with a composition of left and right-sided fractional derivative operators in the principal part. Equations containing a composition of fractional order differentiation operators with different origins appear when modeling various physical and geophysical phenomena. Their appearance is caused by the use of the concept of the effective rate of change in the parameters of the simulated processes. In particular, equations of the type considered in this work arise when describing dissipative oscillatory systems. Fractional differentiation is understood in the sense of Riemann-Liouville and Gerasimov-Caputo. For the equation under study, a nonlocal boundary value problem is investigated. The nonlocal boundary condition is specified in the form of an integral operator of the desired solution. Under a certain condition on the kernel of the operator appearing in the nonlocal condition, the problem under consideration is equivalently reduced to the Fredholm integral equation of the second kind. Sufficient conditions for the unique solvability of the problem under study are found, including an integral constraint on the variable potential. As a corollary, the Lyapunov inequality for solutions to the nonlocal problem under consideration is obtained. It is shown that the condition on the kernel of the integral operator from the nonlocal condition that arises in the solution of the problem is necessary in the sense that if this condition is violated, the uniqueness of the solution to the problem is lost.

В работе рассматривается линейное обыкновенное дифференциальное уравнение с производной дробного порядка, которое содержит оператор инволюции в подчиненном слагаемом. Рассматриваемое уравнение является модельным и относится к классу дифференциальных уравнений, к необходимости исследовать которые приводит изучение краевых задач для дифференциальных уравнений дробного порядка, содержащих композицию лево- и правосторонних операторов дробного дифференцирования. Последние возникают при моделировании различных физических и геофизических процессов, и, в частности, имеет важное значение при описании диссипативных колебательных систем. Для рассматриваемого уравнения исследуется начальная задача в единичном интервале. Основной результат работы – теорема существования и единственности решения изучаемой задачи. В терминах ограничений на коэффициент и правую часть рассматриваемого уравнения сформулированы достаточные условия, обеспечивающие однозначную разрешимость исследуемой задачи. Построено фундаментальное решение, получены его различные представления, изучены его основные свойства. В терминах фундаментального решения найдено явное представление решения исследуемой задачи. The paper considers a linear ordinary differential equation with a fractional derivative that contains an involution operator in the subordinate term. The equation under consideration is a model equation and belongs to the class of differential equations that need to be investigated due to the study of boundary value problems for fractional differential equations containing a composition of left- and righthand fractional differentiation operators. The latter arise when modeling various physical and geophysical processes and, in particular, are of great importance when describing dissipative oscillatory systems. For the equation under consideration, the initial value problem in a unit interval is investigated. The main result of the paper is a theorem of existence and uniqueness of a solution to the problem under consideration. Sufficient conditions that ensure unique solvability of the problem under consideration are formulated in terms of constraints on the coefficient and the right-hand side of the equation under consideration. A fundamental solution is constructed, its various representations are obtained, and its main properties are studied. An explicit representation of the solution to the problem under consideration is found in terms of the fundamental solution.