Файл: Воробьев, Е. М. Уравнения математической физики (некоторые вопросы, связанные с уравнением Гамильтона-Якоби и волновым уравнением) учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.11.2024
Просмотров: 67
Скачиваний: 0
3 |
где |
|
Wife*), |
% J* |
|
|
|
|
на |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оператор умножения |
|||
|
независимую переменную в |
(к") |
у7 ft - Фурье-обравы функций |
||||||||
|
}Р |
н у; |
соответственно. |
|
|
|
|
|
|||
|
Если с/ft:) -~- решение задачи ( 3 ) , (*) , то |
l/(t)*-F~.'tfft |
|||||||||
|
решение задачи ( I ) , (2) о |
^f&JsC |
|
|
|
||||||
|
- Рассмотрим два оператора • |
(tf ж АГ |
(6) , |
зависящие |
|||||||
|
ох параметра |
|
Р >0 |
и определенные формулами |
|
|
|||||
|
|
|
|
»; |
CH/p/tjMj |
|
A |
^ |
|
|
|
|
А, (*ШР) = |
|
|
|
|
|
|||||
|
Аг |
(*)J(P) |
v |
_ |
/Р/ |
/(/>); |
U |
S |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Оператор А^ (£) |
, очевидно, ограничен в Wa |
(Р/Щ* любом i |
||||||||
|
Покажемf что оператор |
А± (&) ограничен |
как оператор, |
дейотвую- |
|||||||
* |
щий ив |
|
|
*(&*)ъ Щ*(РЛ)> |
Действительно, |
пусть |
|
Тогда
Следовавельно, / / A i f f l / l t f t - t - |
C^f ^ |
так функция |
J |
||
|
|
|
|
/Р/ |
|
ограничена при фиксированном zf |
|
|
|
||
Поскольку ]Р € |
rfi |
¥€ |
'(&"), |
следующая формула |
|
определяет функцию |
U |
со значениями в пространстве |
W[ (Р ) |
||
Щ = й & У / А г Р ) ? Ь |
(5) |
Подстановка функции (5) в уравнение (3) и начальные условия (4 показывает, что формула (5) дает решение задачи (8), (4). Проверим, например, выполнения условия,-(^2) • Покажем, что
-
где операторы Atfe). |
и А2 ft) определены формулами |
||||
Aid) |
JO |
= '//>/ 'i*r/p/t |
• /(/>) j |
|
(7) |
Alft)J(p) |
= C*/P/£'S(P) |
j |
y&s |
(8) |
|
Действительно, |
пусть |
|
|
|
|
"и(t'— |
|
— — : — ^ |
|
у 1 = |
<>2- |
Иа неравенств |
|
|
|
|
|
7)
следует, что
6*" //A:A (t)-A'£ft)//wt |
~* Wt:1 |
°' |
|
n —* о |
|
|
|
•t™//AL« |
ft)-^ft)/lwt<- |
|
" °J |
аэто оэначает справедливость формулы (6) . Остается убедиться
втом, что
f ~ WftJV+AKt) |
|
V - |
|
= 0... |
|
Покажем, ч*о |
fl/ijft) |
V |
~ |
@ |
Пусяь £ - поло- |
тигельное число. Выберем такой элемент % |
пространства С?( |
||||
чтобы выполнялось неравенство |
|
|
|
- 107 -
Пуоть нооитель У>0 |
содержится в иаре рад%оа |
£ с |
с центрои |
в начале координат. |
Тогда при £ ^ ^ (//У// |
~{ |
- ) |
Аналогично устанавливается, что |
//(A^(iJ |
-i ) ft//~t-/ = |
Существование реиения задачи ( I ) (2) при |
F(t)=0 |
докавано. |
Обратимся к неоднородному волновому уравнению. Очевидно, до статочно доказать существование реиения задачи Ком ( I ) , (2) о
нулевыми начальными данными: IP- 0, У |
7 |
— О |
Введен вспомогательную |
||
функцию W(tjT) |
£?С~, которая при каждой Т ?о |
является |
|||
реиениеи задачи |
|
|
|
|
|
|
A wfi;r), |
|
vA-rU |
ийг'Л. / |
Именно, |
похожий W(tj7~) = Р'£У/(1^) |
, где |
. |
г |
|
При этом |
-непрерывна по Т. |
при фиксированном |
£ |
||
о является реиениеи задачи (9) , (10). |
|
|
|
||
Докажем, что функция^ |
|
|
|
|
|
|
и(*У= |
J^r^rjo/r |
|
|
(12) |
|
о |
f |
|
|
|
|
|
- 108 - |
|
|
|
является решением задачи Коня ( I ) , (2) с нулевыми начальными дан
ными (так называемый принцип Дюгамеля). Очевидно, что |
&rr> //U(tJ//~(<- |
о т . w ( t : < ) + J |
Х^т2- |
О |
о |
(13) Из формула ( I I ) следует, что подынтегральная функция в
последнем интеграле ограничена равномерно по ~£ при ~£ — Т ( 'Т - произвольное положительное число) как функция со значени
ями в W^1(#.") • Следовательно,
|
«... |
т г у * ? - - " |
. |
»> |
Вычиолии |
о/ги |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
... о |
|
Теорема доказана. |
|
|
|
|
|
||
Залетим, |
что |
если |
2/ft) |
- |
реиение задачи Кош ( I ) , |
(2) |
|
о непрерывной правой часты» |
|
, определяемое формулами |
|||||
(5), (12), то |
2/ |
.-. |
непрерывная функция со значениями в |
прост |
|||
ранстве |
wj |
(&*) |
|
|
|
|
|
§ 2 . |
Теорема |
единственности, |
|
|
|||
В атом параграфе мы докажем" единственность решения задачи |
|||||||
Яоши для волнового уравнения. |
|
|
|
||||
Определение.' Пространством |
|
нааовем пополнение прост |
|||||
ранства |
непрерывных на JpQ Tj |
|
функция оо значениями в |
И^'Т^у' |