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: 97

Скачиваний: 0

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

члены в уравнении ( 3 . 2) . Следовательно, и при каждом фиксирован ном 2 1 уравнение (3 .2 ) - эллиптическое уравнение на компактном многообразии без края X • Известно, что такое уравнение нор­ мально разрешимо в классе U fH Т о м я f f Н ‘" ( У ) . На языке теории операторов, к коториму нам сейчас удобно перейти, это означает, что при каждом фиксированном ? оператор

'SC?) ~Ъ Сх,±х,--)

(4 ,2 )

реализующий дифференциальное выражение

является

фредгольмовым оператором, то-есть имеет конечномерное ядро и коядро. Более того, условие квазиэллиптичности означает, что на

мнимой

оси (за

исключением начала координат) старшая часть

Tb

£)

полинома ТЗ &,-(■'$,-£)

не обращается в нуль.

Тогда это же утверждение

справедливо

и в двойном секторе

 

)?

 

< £ ,

 

где

- некоторое число.

,

Для таких операторов справедливо следующее

П р е д л о ж е н и е

1 .2 . Пусть

 

 

 

.

ъсѵ: нгОУ— Н*"-ОѴ -

семейство дифференциальных операторов, аналитически зависящих от комплексного параметра, изменяющегося в некоторой двойном секторе

- 45 -

' T +

'

< с

н а к о м п л е к с н о й п л о с к о с т и » П у с т ь , д а л е е у р а в н е н и е

н е

и м еет

ч и с т о

Э о О ч . - г ) -

о

 

пди

 

 

Т о г д а

мнимых

к о р н е й

Ъ ~

2 - ( £ )

 

.

для

в с е х

д о с т а т о ч н о б о л ь ш и х по

н о д у л ю з н а ч е н и й

п а р а м е т р а

 

I +

 

 

t

< > о п е р а т о р ы

 

н е п р е р ы в н о о б р а т и м ы , т о -

е с т ь

с у щ е с т в у е т о б р атн ы й

о п е р а т о р

Т Г Ч ^

и

д л я

лю бой

ф у н к ц и и

 

 

 

£ X )

с п р а в е д л и в о н е р а в е н с т в о

 

 

 

 

!

 

+Л fl

 

D'(|II ^ Ш ч і

I

 

 

~

^.jl

(5.2)

где

£. -

произвольное

вещ ественное число

и п о с т о я н н о й

j

 

c o n y f r

не

зависит

от

функции

 

 

 

э т о й т е о р е м ы н е м е д л е н н о

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о

и з в л е к а е т с я и з р а б о т ы

£ А- J .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К а к бы ло п о к а з а н о в о в в е д е н и и , е с л и з а д а н о а н а л и т и ч е с к о е

с е м е й с т в о Т > ( -) ф р е д г о л ь н о в ы х о п е р а т о р о в , п а р а м е т р и з о в а н н о е

откры ты м

св я зн ы м м н о ж е с т в о м н а к о м п л е к с н о й

п л о с к о с т и ,

и

е с л и '

х о т я

бы

один

о п е р а т о р и з

э т о г о

с е м е й с т в а

я в л я е т с я о б р а т и іп :м х ) .,

 

 

тЛ

О т с ю д а , в ч а с т н о с т и , с л е д у е т , ч т о ф р е д г о л ь и о в о с е -

 

 

'

м е й с т в о я в л я е т с я , в д е й с т в и т е л ь н о с т и , с е м е й с т в о м о п е р а т о р о в

сн ул евы м и н д е к с о м .

- 46 -


т о с у щ е с т в у е т о і^ е р а т о р н о з н а ч н а я ф у н к ц и я D ' [ z j ^ м ѳр ом о рф н о з а в и с я —

,, щая о т п а р а м е т р а £

, и

обр ащ аю щ ая

в р е г у л я р н ы х

т о ч к а х

о п е р а т о р н о -

-

з н а ч н у ю ф ун к ц и ю ^ ! і ) .

 

п о к а з ы в а е т , ч т о мы н а х о д и м с я в у с л о в и я х .

П р е д л о ж е н и е 1 . 2

о п и с а н н о й выше с и т у а ц и и . О б о з н а ч и м ч е р е з

Y - )

м ер ом орф н ую

^

о п е р а т о р н о - з н а ч н у ю

ф ун к ц и ю ) обращ аю щ ую о п е р а т о р

в р е г у ­

 

л я р н ы х т о ч к а х . О т м е т и м , ч т о ф у н к ц и я I T ' ( 2 )

р е г у л я р н а г о в с я к о м

 

с л у ч а е ч в д в о й н о м с е к т о р е

 

 

 

 

J.

Фг

 

I

< С .

 

 

 

1

7

Ф

о 'Q l \

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

Т е п е р ь мы м ож ем з а в е р ш а т ь д о к а з а т е л ь с т в о о с н о в н о й т е о р е ­

мы э т о г о п а р а г р а ф а о р а з р е ш и м о с т и у р а в н е н и я . П р е д п о л о ж и м , ч т о

в е щ е с т в е н н о е ч и с л о d .

т а к о в о , ч т о н а пр ям ой

 

 

 

 

 

Re

?■= оі

 

 

 

н а п р я

н е т п о л ю с о в ф у н к ц и и

( і ) . Т о г д а д л я в с е х т о ч е к 2

мой р е і

- cL

с е м е й с т в о о п е р а т о р о в

( 4 . 2 )

я в л я е т с я обратим ы м

С е м е й с т в о м , а , с л е д о в а т е л ь н о , о б р а т и м и о п е р а т о р Т > ( > ,

 

) '■

п о с к о л ь к у

с е м е й с т в о о п е р а т о р о в Т>С2 )

с

 

й о п е р а т о р

 

 

,

к а к бы ло з а м е ч е н о в н а ч а л е п а р а г р а ф а , у н и ­

 

т а р н о , э к в и в а л е н т н ы .

 

 

 

 

 

Д о к а ж е м т е п е р ь н е п р е р ы в н о с т ь о п е р а т о р а

 

 

 

О т м е т и м п р еж д е в с е г о , ч т о п о с к о л ь к у ф ун к ц и я

, - о н е р а в е н ­

п о п р е д п о л о ж е н и ю о г р а н и ч е н а н а пр ям ой

 

2- с

с т в о ( 5 . 2 ) в ы п о л н я е т с я д л я в с е х з н а ч е н и й

R e .2 r = o L .

.

- 47 -


Проинтегрировав его по прямой

P e t - я,получим

■JИU“-f д+ігіЪ^ь^ІЫ* *

со^іj||^4A +i?!r 3^|iJg.

Нетрудно увидеть, что слева стоит норма, эквивалентная норме пространства Н <*• , а справа - норма эквивалентная норме пространства

Теорема I полностью доказана и при этом непрерывный левый и правый обратны! к операюру

!) О-

: Hs,Г,*

^ Hs-.ч, *-■<* (.С-)

имеет вид

1

\3Bi

J

 

 

 

 

 

 

 

 

Ptts-ci

 

 

 

 

 

2.* Асимптотическое

представление решения при

~ о°

В предыдущем пункте мы доказали, что уравнение

 

 

 

 

 

f *

>

= и * ' + )

 

 

( І *2)

имеет и притон единственное решение

. U- €- Hsi f, <*CC)

,

если

і ь Н J-w* I оI

C c )

 

и на

прямой

Re

неТполюсов

функ

ции D~, ( Ъ) .

При этом решение

имеет

вид

 

 

- 48 -


WC*! i )

 

 

J

 

 

 

 

 

( 5. 2)

 

Vj>ir 7

 

 

 

 

 

Т е о р е м а

 

2 . 2 .

Пусть

U Cxi t ) f-

M s ' t ) ы

( c \ ,

s ~ 0

и пусть

i & H S-M, f ,ьі ' С и ,

где

<А *

ot f '

. Тогда

решение

■UfaсЬ)

 

уравнения

( 1 . 2 )

может быть представлено в сле­

дующем виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 l ( * r b ) ~ Z T Г

tu

 

.

& • * . & )

-f « i f a - t ; )

 

 

со

 

 

 

 

 

К

j

 

 

J

 

 

 

 

 

Здесь

Qj'b. C*)

-

гладкие

функции,

зависящие

от оператора

2 )

внешнее

суммирование

производится по всем полюсам

 

 

 

 

^ і , .

 

к., . . •■-

 

 

 

 

 

с кратностями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V - - '

лежащими в полосе

 

 

 

оі <

Re. 2

<*.

f

( 6 . 2 )

 

 

 

 

 

 

>

 

 

а

остаточный

члең

UiCx<t) é

Ң

s f loL > C c )

 

 

д о к а з а т е л ь с т в о .

 

Заметим,

прежде всего,

что

поскольку функция

 

регулярна в двойном секторе

 

 

 

I -

а

* $ *€

 

 

то

в полосе

с

Ке 2- г

<* ■'

содержится

лишь конечное

чиспиІ

 

 

 

-

4 9 -

 

 

 

 

*