Файл: Стернин, Б. Ю. Квазиэллиптические уравнения в бесконечном цилиндре [учеб. пособие].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 92

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

квазиэллиптическая

пограничная

задача рода 'ß' в пространстве

j *

и

Si h сА+)0і -

г г \

. Тогда

для любой функции - І Ы /і)

(■

п

L L '

 

J

!

Нf J-t d CC) существует и притом единственное реше/

522.

[ ч

,

с1; - -

 

C«)

,

гді

t t f

 

 

 

 

 

 

 

, I

К c i j __,

-f

-

комплексные

числа, и. более того, справедливо

следующее

априорное

неравенство

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ ^

 

 

 

 

+

Г

ІСісі

* 0 ) к И і І £ [ [

У.XjUjO1-'

 

'(24 .5)

 

 

 

 

 

 

К -

1

 

 

 

 

i

 

J

где

постоянная

c v * * t

не

зависит от

функции

и. С*> ~Ь) •

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

 

Найдем

вначале

постоянные

с <>

--■?

С<.

 

Для

этого перенесем

содержащие

их

члены в

правую часть

уравнения

(2 3 .5 ) и потребуем,

чтобы полученная

таким образом

правая часть

была

ортогональна

коядру

 

оператора і

Т ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|.

 

(

 

{

-

Z

Ск. Ъ к Ъ М ) ,

t j

С ъ Ѵ )

— О

.

(25.5)'

 

Система

(2 5 .5 )

является системой

линейных

алгебраических

уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z ^

( D K Z , е . )

-

 

еу )

 

 

 

 

 

(2 6 .5 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

относительно

чисел

 

 

 

с

матрицей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

е ,-)

 

 

 

 

 

 

 

 

(27 .5)

которая

невырокдена

в силу

квазиэллиптичности

задачи

(2 3 .5 )

Определив

таким образом

коэффициенты

с*

 

 

С*

 

мы

 

 

 

 

 

 

 

 

181

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і:


в силу условия

(2 5 .5 )

найдем

решение

иС*гі)

уравнения

ѣ и =

1

с іс

 

 

 

(2 8 .5 )

 

 

 

 

принадлежащее

пространству

Н S, f'

,

.

Это решение будет

•единственным в силу мономорфности оператора

 

 

Более

того

из системы (2 6 .5 )

следует, что для

чисел с«,

справедливо

неравенство '

 

 

I С|с|

^

Cohyt

If £■![ s-к*,

,

(2 9 .5 )

а из уравнения

(2 8 .5 )

мы получаем,

что

 

Суміируя теперь неравенства (2 9 .5 ) и (30.5)^мы приходим

к требуемой оценке (2 4 .5 ) .

Теорема 4 .5 полностью доказана.

§ 3 . Примеры.

В этом параграфе мы рассмотрим несколько конкретных при- |

меров, на которых проидлюстриуем изложенный выше теоретический материал. Мы рассмотрим случай одного пространственного пере- ■

менного и найдем базис ядра в явном виде,

а следовательно, по­

лучим явное

выражениеЛдля матрицы (2 7 .5 )

и соответствующих дѳ-|

терминантов,

а также и явный

вид решения

(ко) граничной задачи

при некоторых (ко) граничных

операторах.

 

- 182 -


I . Уравнения в пространствах Ң s,

оЦ, ji

с

<*+ <

.

 

 

9 (Хс.с.-исч'іт м, ^рл4>ишіН-

 

 

# и

iJjA

с lü*< Ы

( ъ і \ Ю

dt1 +

^yfc-

 

Л aiü-jruMCL- (Ч-s) u-u-tev

I

 

(3 2 .5 )

 

\

причем средний 2-ыерныЯ блок отвечает (кратной) точке спек­

тра

о ,

а остальные

одномерные блоки отвечают простым точ­

кам спектра

г-=±ікі?о

. Поэтому решениями (собственными

функциями)

уравнения

I

+• а ж * - о

являются функции.

ч С х , £ ) = [ і ; i t

* С=с

 

е

с

 

 

) -

а решением семейства (3 3 .5 ) семейство

(3 3 .5 ) '

V.

L

и - O L , Ъ) =

С 1

t

с * Ъ '(г ) т Z

5 ( і - і к .) .

С 1

^ 4 * 1 *

 

п -t CIXIZ

ч

 

 

^ к е

*

з

-i'iK/x,

 

 

X £

J + Ъ (ё + !><:,) Г г

 

 

UCfX.)

L

* і

+

<■

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 183

-

 

 

Ч?

г-ѴГОГ*.Ѵ*ь.-

 


Таким образом,общее решение однородного уравнения (31 .5) записывается в виде

C1 t

с х t +

__

_ /л^/ ( i t Сх)

 

2_

е

 

 

 

К

і

 

Предположим теперь,

что мы ищем решение и.Ст,і)еН S,-Ö,C,IS

Тогда для любой

функции

éC *ti) 6- Hs-z)~o,r,i,S~

существует

решение и оно имеет вид

 

 

 

ci -tci ±-t j —, J e

j ,

- 1'* Fite)

 

'*РЧ

* ~

 

z 2- Kl

 

 

 

0, Г-c’ö»

 

 

4-

■4

 

 

 

 

 

 

 

F i te )

 

 

/ <

- *

 

d z .

 

 

Kz- c>*

 

& г- к *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Мы сохраняем обозначения § I ) .

 

 

 

Отсюда следует, что оператор

 

 

_

■+,__>*- . и

 

 

 

Hi-2-,t, '0/-Г/

f t *

г* '' H S ' f t - o ,? ,* ,*

Фредгольмов,

эпиморфен.

и имеет

ядро

размерности

2.

Для того, чтобы устранить эту неоднозначность, мы зада­

дим в точке

сйг= - і — О

следующие граничные условия

 

д>го М

f - o

=

Ѵ

з ! о, 1

 

 

r t *

с т . 5)

 

ТС С О

'

Тогда мы получим систему линейных алгебраических уравне-

- 184 -


ний относительно C 1 t c t

с матрицей

Поскольку детерминант этой матрицы отличен от нуля, то

постоянные

 

Ойі

 

однозначно находятся и, таким образом,

граничная

задача

(3 4 .5 ), (33.5)

в пространстве

И s j-c,r, і , г

( S (y HZ'1)

однозначно

разрешима,

а оператор

 

 

н

3-

 

 

t - o

 

 

 

 

 

 

 

 

■Х-0

 

 

осуществляет

изоморфизм пространства

Н s

i,s~

и пространства

H S-j, і,-в, у

і,г Ф

1.

 

З а м е ч а н и е

1 .5 .

Как мы

видели размерность ядра

оператора

 

 

 

 

 

 

 

 

А; Н

 

 

±,s------U !>-2, і,-°> -г- і - *

 

равна 2 . Интересно отметить, что поскольку размерность ядра какдого из операторов - блоков, стоящих на диагонали матрицы (3 2 .5 ) равна 2, то при любых S , С оі+ < ^~ )

раэрерность ядра оператора

^ ' М s> t.-O 'S, i , r — * И s-а, d.,~o,r, l,s~

четна •

<U'K ktv Л е о

£)

- 185 -