Boundary value problems for matrix Euler-Poisson-Darboux equation with data on a characteristic


Cite item

Full Text

Abstract

We consider the system of $n$ partial differential equations in matrix notation (the system of Euler-Poisson-Darboux equations). For the system we formulate the Cauchy-Goursat and Darboux problems for the case when the eigenvalues of the coefficient matrix lie in $(0; 1/2)$. The coefficient matrix is reduced to the Jordan form, which allows to separate the system to the $r$ independent systems, one for each Jordan cell. The coefficient matrix in the obtained systems has the only one eigenvalue in the considered interval. For a system of equations having the only coefficient matrix in form of Jordan cell, which is the diagonal or triangular matrix, we can construct the solution using the properties of matrix functions. We form the Riemann-Hadamard matrices for each of $r$ systems using the Riemann matrix for the considered system, constructed before. That allow to find out the solutions of the Cauchy-Goursat and Darboux problems for each system of matrix partial differential equations. The solutions of the original problems are represented in form of the direct sum of the solutions of systems for Jordan cells. The correctness theorem for the obtained solutions is formulated.

About the authors

Aleksander A Andreev

Samara State Technical University

Email: andre01071948@yandex.ru
(Cand. Phys. & Math. Sci.; andre01071948@yandex.ru; Corresponding Author), Associate Professor, Dept. of Applied Mathematics & Computer Science 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation

Ekaterina A Maksimova

Samara State Technical University

Email: ekamaks@bk.ru
Assistant, Dept. of Applied Mathematics & Computer Science 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation

References

  1. Хайруллин Р. С. Задача Коши для уравнения Эйлера-Пуассона-Дарбу. Казань: Казанский университет, 2014. 275 с.
  2. Андреев А. А. Об одном классе систем дифференциальных уравнений гиперболического типа / Дифференциальные уравнения: сб. науч. тр. пед. ин-тов РСФСР. Т. 16. Рязань: Рязан. гос. пед. ин-т, 1980. С. 9-14.
  3. Андреев А. А. О методе Римана для одной системы уравнений гиперболического типа с кратными характеристиками / Корректные краевые задачи для неклассических уравнений математической физики. Новосибирск: ИМ СОАН СССР, 1981. С. 13-16.
  4. Elianu I. P. Recherches sur les systèmes d'équations linéaires aux dérivées partielles du type de Laplace // Studii şi cercetări matematice, Academia Republicii Populate Române, Institutul de Matematica, 1953. vol. 4, no. 1-2. pp. 155-196.
  5. Gellerstedt S. Sur un problème aux limites pour une équation linèaire aux dérivées partielles du second ordre de type mixte. Uppsala: Almqvist och Wiksells, 1935. vii+92 pp.
  6. Андреев А. А. Задачи Коши-Гурса и Дарбу для системы уравнений Эйлера-Пуассона-Дарбу / Дифференциальные уравнения с частными производными: Межвуз. сб. научн. тр. Куйбышев: Куйбышев. гос. пед. ин-т, 1983. С. 53-57.
  7. Спицин В.Л. О методе Римана-Адамара для одной системы гиперболического типа второго порядка // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 1999. № 7. doi: 10.14498/vsgtu205.
  8. Андреев А. А., Максимова Е. А. Решение задачи Коши для одной системы гиперболического типа с сингулярными характеристиками / Труды восьмой Всероссийской научной конференции с международным участием (15-17 сентября 2011 г.). Часть 3: Дифференциальные уравнения и краевые задачи / Матем. моделирование и краев. задачи. Самара: СамГТУ, 2011. С. 11-17.
  9. Максимова Е. А. О задаче Коши для n-мерной системы уравнений Эйлера-Пуассона-Дарбу на плоскости // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2012. № 1(26). С. 21-30. doi: 10.14498/vsgtu1050.
  10. Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. М.: Наука, 1988. 549 с.
  11. Тыртышников Е. Е. Матричный анализ и линейная алгебра. М.: Физматлит, 2007. 476 с.
  12. Handbook of mathematical functions with formulas, graphs, and mathematical tables / A Wiley-Interscience Publication. Selected Government Publications / eds. M. Abramowitz, I. A. Stegun. New York: John Wiley & Sons, Inc, 1984. xiv+1046 pp.
  13. Higher transcendental functions. vol. I / Bateman Manuscript Project, California Institute of Technology / ed. A. Erdélyi. Malabar, Florida: Robert E. Krieger Publishing Company, 1981. xxvi+302 pp.
  14. Бицадзе А.В. Уравнения смешанного типа. М.: Наука, 1959. 164 с.
  15. Lancaster P., Tismenetsky M. The theory of matrices / Computer Science and Applied Mathematics. Orlando: Academic Press (Harcourt Brace Jovanovich, Publishers), 1985. xv+570 pp.
  16. Marcus M., Minc H. A survey of matrix theory and matrix inequalities. Boston: Allyn and Bacon, Inc, 1964. xvi+180 pp.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2015 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).