Классическое решение начально-граничной задачи для волнового уравнения со смешанной производной

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследуется начально-граничная задача для неоднородного гиперболического уравнения второго порядка в полуполосе плоскости с постоянными коэффициентами, содержащего смешанную производную, с нулевым и ненулевым потенциалами. Данное уравнение является уравнением поперечных колебаний движущейся конечной струны. Рассматривается случай закрепленных концов (условия Дирихле). Предполагается, что корни характеристического уравнения простые и лежат на вещественной оси по разные стороны от начала координат. Формулируются доказанные ранее автором теоремы о конечных формулах для обобщённого решения в случае однородной и неоднородной задач. Затем на основе этих формул доказываются теоремы о конечных формулах для классического решения или, по-другому, решения почти всюду. Во второй части статьи формулируются доказанные ранее автором теоремы об обобщённом решении начально-граничной задачи с обычным потенциалом и потенциалом общего вида. В основе этих результатов лежит идея трактовать уравнение с потенциалом, как неоднородность в уравнении без потенциала. Эта идея ранее использовалась А.П. Хромовым и В.В. Корневым в случае уравнения без смешанной производной. И, далее, на основе формул для обобщённого решения задачи с потенциалами доказываются теоремы о соответствующих формулах для классических решений для этих двух видов потенциалов.

Об авторах

В. С. Рыхлов

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: RykhlovVS@yandex.ru
Саратов, Россия

Список литературы

  1. Бурлуцкая М.Ш., Хромов А.П. Резольвентный подход в методе Фурье// Докл. РАН. - 2014.- 458, № 2. -С. 138-140.-doi: 10.7868/S0869565214260041.
  2. Бурлуцкая М.Ш., Хромов А.П. Резольвентный подход для волнового уравнения// Журн. вычисл. мат. и мат. физ.- 2015.- 55, № 2.- С. 229-241.- doi: 10.7868/S0044466915020052.
  3. Вагабов А.И. Введение в спектральную теорию дифференциальных операторов.-Ростов-на-Дону: Рост. унив., 1994.
  4. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа.- М.: Наука, 1976.
  5. Корнев В.В. О применении расходящихся рядов в смешанных задачах, не имеющих классического решения// В сб.: «Современные методы теории краевых задач: материалы межд. конференции: Воронеж. весенняя матем. школа “Понтрягинские чтения-XXXIII”». -Воронеж: ВГУ, 2022.- С. 132-137.
  6. Корнев В.В., Хромов А.П. Классическое решение смешанной задачи для однородного волнового уравнения с закрепленными концами// Итоги науки и техн. Сер. Соврем. мат. и ее прил. - 2019.- 172.- С. 119-133.-doi: 10.36535/0233-6723-2019-172-119-133.
  7. Корнев В.В., Хромов А.П. Использование резольвентного подхода и расходящихся рядов при решении смешанных задач// В сб.: «Математика. Механика. Вып. 23».-Саратов: Сарат. унив., 2021.- С. 18-24.
  8. Крылов А.Н. О некоторых дифференциальных уравнениях математической физики, имеющих приложения в технических вопросах.-М.-Л.: ГИТТЛ, 1950.
  9. Курдюмов В.П., Хромов А.П., Халова В.А. Смешанная задача для однородного волнового уравнения с ненулевой начальной скоростью с суммируемым потенциалом// Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Мат. Мех. Инф.- 2020.- 20, № 4.- С. 444-456.- doi: 10.18500/1816-9791-2020-20-4-444-456.
  10. Ломов И.С. Эффективное применение метода Фурье для построения решения смешанной задачи для телеграфного уравнения// Вестн. Моск. ун-та. Сер. 15. Вычисл. мат. и киберн.- 2021.-№ 4.- С. 37-42.
  11. Ломов И.С. Обобщенная формула Даламбера для телеграфного уравнения// Итоги науки и техн. Сер. Соврем. мат. и ее прил. - 2021.- 172.-С. 66-79.- doi: 10.36535/0233-6723-2021-199-66-79.
  12. Ломов И.С. Эффективное применение метода Фурье к решению смешанной задачи для телеграфного уравнения// В сб.: «Современные проблемы теории функций и их приложения: материалы 21-й межд. Саратовской зимней школы».-Саратов: Сарат. унив., 2022.-С. 178-180.
  13. Ломов И.С. Новый метод построения обобщённого решения смешанной задачи для телеграфного уравнения// Вестн. Моск. ун-та. Сер. 15. Вычисл. мат. и киберн. -2022.-№ 3. -С. 33-40.
  14. Ломов И.С. Построение обобщённого решения смешанной задачи для телеграфного уравнения: секвенциальный и аксиоматический подходы// Дифф. уравн.-2022.- 58, № 11.-С. 1471-1483.-doi: 10.31857/S0374064122110048.
  15. Ломовцев Ф.Е. Метод корректировки пробных решений волнового уравнения в криволинейной первой четверти плоскости для минимальной гладкости правой части// Журн. Белорус. гос. ун-та. Мат. Инф.-2017.- 3.-С. 38-52.
  16. Ломовцев Ф.Е., Лысенко В.Н. Смешанная задача для общего одномерного волнового уравнения в полуполосе плоскости при нестационарных нехарактеристических вторых производных// Весн. МДУ iм. А.А. Куляшова. Сер. B. Мат. Фiз. Бiял. -2021.-№ 2.-С. 28-55.
  17. Ломовцев Ф.Е. Глобальная теорема корректности по Адамару первой смешанной задачи для волнового уравнения в полуполосе плоскости// Весн. ГрДУ iм. Я. Купалы. Сер. 2. Мат. Фiз. Iнф, вылiч. тэх. i кiрав.- 2021.- 11, № 1.- С. 68-82.
  18. Ломовцев Ф.Е. Первая смешанная задача для общего телеграфного уравнения с переменными коэффициентами на полупрямой// Журн. Белорус. гос. ун-та. Мат. Инф.- 2021.- 1.-С. 18-38.
  19. Ломовцев Ф.Е. Глобальнаятеорема корректностипервой смешанной задачи для общего телеграфного уравнения с переменными коэффициентами на отрезке// Пробл. физ., мат. и техн.- 2022.-№ 1.- С. 62-73.-doi: 10.54341/20778708_2022_1_50_62.
  20. Моисеев Е.И., Ломовцев Ф.Е., Новиков Е.Н. Неоднородное факторизованное гиперболическое уравнение второго порядка в четверти плоскости при полунестационарной факторизованной второй косой производной в граничном условии// Докл. РАН. - 2014.- 459, № 5.- С. 544-549.-doi: 10.7868/S0869565214350072.
  21. Муравей Л.А., Петров В.М., Романенков А.М. О задаче гашения поперечных колебаний продольно движущейся струны// Вестн. Мордовского ун-та.-2018.- 28, № 4.- С. 472-485.-DOI: 1015507/0236-2910.028.201804.472-485.
  22. Муравей Л.А., Романенков А.М. Численные методы гашения колебаний движущегося бумажного полотна// В сб.: «Дифф. уравн., мат. моделир. и вычисл. алгоритмы: сборн. матер. межд. конф. Белгород, 25-29 окт. 2021 г.» -Белгород: ИД БелГУ НИУ БелГУ, 2021.- С. 194-196.
  23. Наймарк М.А. Линейные дифференциальные операторы.- М.: Наука, 1969.
  24. Натансон И.П. Теория функций вещественной переменной. - М.: Наука, 1974.
  25. Расулов М.Л. Метод контурного интеграла и его применение к исследованию задач для дифференциальных уравнений.-М.: Наука, 1964.
  26. Рыхлов В.С. Разрешимость смешанной задачи для гиперболического уравнения с распадающимися краевыми условиями при отсутствии полноты собственных функций// Итоги науки и техн. Сер. Соврем. мат. и ее прил. -2022.- 204.- С. 124-134.-doi: 10.36535/0233-6723-2022-204-124-134.
  27. Рыхлов В.С. О решении начально-граничной задачи для гиперболического уравнения со смешанной производной// В сб.: «Соврем. методы теории краевых задач: материалы Межд. конф. “Понтрягинские чтения-XXXIII”». -Воронеж: ВГУ, 2022.-С. 237-240.
  28. Рыхлов В.С. Решение начально-граничной задачи для уравнения гиперболического типа со смешанной производной// В сб.: «Современные проблемы теории функций и их приложения: материалы 21-й межд. Саратовской зимней школы».- Саратов: Сарат. унив., 2022.-С. 252-255.- URL: https://sgu.ru/node/184778.
  29. Рыхлов В.С. Единственность решения начально-граничной задачи для гиперболического уравнения со смешанной производной и формула для решения// Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Мат. Мех. Инф.-2023.- 23, № 2.-С. 183-194.-doi: 10.18500/1816-9791-2023-23-2-183-194.
  30. Рыхлов В.С. Обобщённая начально-граничная задача для волнового уравнения со смешанной производной// Соврем. мат. Фундам. направл.-2023.-69, № 2.- С. 342-363.- doi: 10.22363/2413-3639- 2023-69-2-342-363.
  31. Рыхлов В.С. Обобщённое решение начально-граничной задачи для волнового уравнения со смешанной производной и ненулевым потенциалом// В сб.: «Соврем. методы теории краевых задач: матер. Межд. конф.: Воронеж. весен. матем. школа (3-9 мая 2023 г.)». -Воронеж: ВГУ, 2023.- С. 343-345.
  32. Рыхлов В.С. Обобщённое решение начально-граничной задачи для волнового уравнения со смешанной производной и потенциалом общего вида// В сб.: «XXXIV Крымская осенняя математическая школа-симпозиум Н.Д. Копачевского по спектральным и эволюционным задачам».-Симферополь: ИТ АРИАЛ, 2023.-С. 17-19.
  33. Рыхлов В.С. О решении начально-граничной задачи в полуполосе для гиперболического уравнения со смешанной производной// Итоги науки и техники. Сер. Совр. мат. и ее прил. -2023.- 226.- С. 89-107.- doi: 10.36535/0233-6723-2023-226-89-107.
  34. Рыхлов В.С. О решении начально-граничной задачи для волнового уравнения со смешанной производной и потенциалом общего вида// В сб.: «Современные проблемы теории функций и их приложения: Вып. 22: материалы 22-й межд. Саратовской зимней школы».-Саратов: Сарат. унив., 2024.- С. 238-242.
  35. Харди Г. Расходящиеся ряды. -М.: Иностр. лит., 1951.
  36. Толстов Г.П. О второй смешанной производной// Мат. сб.-1949.- 24, № 1. -С. 27-51.
  37. Хромов А.П. Поведение формального решения смешанной задачи для волнового уравнения// Журн. выч. мат. и мат. физ. -2016.-56, № 2.- С. 239-251.-doi: 10.7868/S0044466916020149.
  38. Хромов А.П. О классическом решении смешанной задачи для однородного волнового уравнения с закрепленными концами и нулевой начальной скоростью// Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Мат. Мех. Инф.- 2019.- 19, № 3.- С. 280-288.-doi: 10.18500/1816-9791-2019-19-3-280-288.
  39. Хромов А.П. Расходящиеся ряды и смешанная задача для волнового уравнения// В сб.: «Математика. Механика. Вып. 21».-Саратов: Сарат. унив., 2019.-С. 62-67.
  40. Хромов А.П. Расходящиеся ряды и функциональные уравнения, связанные с аналогами геометрической прогрессии// В сб.: «Современные методы теории краевых задач: материалы межд. конференции: Воронежская весенняя математическая школа “Понтрягинские чтения-XXX”». - Воронеж: ВГУ, 2019.-С. 291-300.
  41. Хромов А.П. Расходящиеся ряды и метод Фурье для волнового уравнения// В сб.: «Современные проблемы теории функций и их приложения: материалы 20-й межд. Саратовской зимней школы».- Саратов: Научная книга, 2020.- С. 433-439.
  42. Хромов А.П. Расходящиеся ряды и обобщённая смешанная задача// В сб.: «Математика. Механика. Вып. 23».- Саратов: Сарат. унив., 2021.-С. 63-67.
  43. Хромов А.П. Расходящиеся ряды и обобщённая смешанная задача для волнового уравнения// В сб.: «Современные проблемы теории функций и их приложения: материалы 21-й межд. Саратовской зимней школы».-Саратов: Саратов. унив., 2022.-С. 319-324.- URL: https://sgu.ru/node/184778.
  44. Хромов А.П. Расходящиеся ряды и обобщённая смешанная задача для волнового уравнения простейшего вида// Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Мат. Мех. Инф.- 2022.- 22, № 3.-С. 322-331.-doi: 10.18500/1816-9791-2022-22-3-322-331.
  45. Хромов А.П., Корнев В.В. Классическое и обобщённое решения смешанной задачи для неоднородного волнового уравнения// Журн. вычисл. мат. и мат. физ.- 2019.- 59, № 2.-С. 286-300.-doi: 10.1134/S0044466919020091.
  46. Хромов А.П., Корнев В.В. Расходящиеся ряды в методе Фурье для волнового уравнения// Тр. ИММ УрО РАН. -2021.-27, № 4.- С. 215-238.-doi: 10.21538/0134-4889-2021-27-4-215-238.
  47. Хромов А.П., Корнев В.В. Расходящиеся ряды и обобщённая смешанная задача, не допускающая разделения переменных// Тр. Мат. центра им. Н.И. Лобачевского.- 2021.- 60.-С. 325-328.
  48. Эйлер Л. Дифференциальное исчисление. - М.-Л.: ГИТТЛ, 1949.
  49. Archibald F.R., Emslie A.G. The vibration of a string having a uniform motion along its length// J. Appl. Mech.- 1958.- 25, № 1.- С. 347-348.
  50. Mahalingam S. Transverse vibrations of power transmission chains// British J. Appl. Phys.- 1957.- 8, № 4. -С. 145-148.-URL: http://iopscience.iop.org/article/ 10.1088/0508-3443/8/4/303/pdf.
  51. Sack R.A. Transverse oscillations in traveling strings// British J. Appl. Phys. -1954.-5, № 6.- С. 224- 226.- doi: 10.1088/0508-3443/5/6/307.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

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).