The equiconvergence theorem for an integral operator with piecewise constant kernel


Cite item

Full Text

Abstract

The paper is devoted to the equiconvergence of the trigonometric Fourier series and the expansions in the eigen and associated functions of the integral operator A, the kernel of which has jumps on the sides of the square inscribed in the unit square. An equivalent integral operator in the space of 4-dimension vector-functions is introduced. This operator is remarkable for the fact that the components of its kernel have discontinuities only on the line diagonal. Necessary and sufficient conditions of the invertibility of the operator A are obtained in the form that a certain 4th order determinant is not zero. The Fredholm resolvent of the operator A is studied and its formula is found. The constructing of this formula is reduced to the solving of the boundary value problem for the first order differential system in the 4-dimension vector-functions space. To overcome the difficulties of this solving the transformation of the boundary value problem is carried out. Conditions analogous to Birkhoff regularity conditions are also obtained. These conditions mean that some 4th order determinants are not zero and can be easily verified. Under these conditions the determinant, which zeros are the eigenvalue of the boundary value problem, can be estimated. The equiconvergence theorem for the operator A is formulated. The basic method used in the proof of this theorem is Cauchy-Poincare method of integrating the resolvent of the operator A over expanding contours in the complex plane of the spectral parameter. An example is also given of the integral operator with piecewise constant kernel, which satisfies all the requirements obtained in the paper.

About the authors

Olga A Koroleva

N. G. Chernyshevsky Saratov State University (National Research University)

Email: korolevaoart@yandex.ru
Senior Lecturer; Dept. of Computer Algebra & Number Theory 83, Astrakhanskaya st., Saratov, 410012, Russian Federation

References

  1. Stekloff W. Sur les expressions asymptotiques de certaines fonctions, définies par les équations différentielles linéaires du second ordre, et leurs applications au problème du développement d’une fonction arbitraire en séries procédant suivant les-dites fonctions // Communications de la Société mathématique de Kharkow. 2-ée série, 1907. vol. 10. pp. 97-199 (In French).
  2. Hobson E. W. On a general convergence theorem, and the theory of the representation of a function by series of normal functions // Lond. M. S. Proc. (2), 1908. vol. 6, no. 1. pp. 349-395. doi: 10.1112/plms/s2-6.1.349.
  3. Haar A. Zur Theorie der orthogonalen Funktionensysteme // Math. Ann., 1910. vol. 69, no. 3. pp. 331-371 (In German). doi: 10.1007/BF01456326.
  4. Тамаркин Я. Д. О некоторых общих задачах теории обыкновенных линейных дифференциальных уравнений. Петроград: тип. М. П. Фроловой, 1917.
  5. Stone M. H. A comparison of the series of Fourier and Birkhoff // Trans. Amer. Math. Soc., 1926. vol. 28, pp. 695-761. doi: 10.2307/1989072.
  6. Наймарк М. А. Линейные дифференциальные операторы. М.: Наука, 1969. 528 с.
  7. Birkhoff G. D. On the asymptotic character of the solutions of certain linear differential equations containing a parameter // Trans. Amer. Math. Soc., 1908. vol. 9, no. 2. pp. 219-231. doi: 10.2307/1988652.
  8. Birkhoff G. D. Boundary value and expansion problems of ordinary differential equations // Trans Amer. Math. Soc., 1908. vol. 9, no. 4. pp. 373-397. doi: 10.2307/1988661.
  9. Хромов А. П. Теоремы равносходимости для интегро-дифференциальных и интегральных операторов // Матем. сб., 1981. Т. 114(156), № 3. С. 378-405.
  10. А. П. Хромов Интегральные операторы с ядрами, разрывными на ломаных линиях // Матем. сб., 2006. Т. 197, № 11. С. 115-142. doi: 10.4213/sm1534.
  11. Расулов М. Л. Метод контурного интеграла и его применение к исследованию задач для дифференциальных уравнений. М.: Наука, 1964. 464 с.
  12. Королева О. А., Хромов А. П. Интегральный оператор с ядром, имеющим скачки на ломаных линиях // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Математика. Механика. Информатика, 2012. Т. 12, № 2. С. 6-13.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2018 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 с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».