On an ill-posed boundary value problem for the Laplace equation in a circular cylinder

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this paper, we consider a mixed problem for the Laplace equation in a region in a circular cylinder. On the lateral surface of a cylidrical region, the homogeneous boundary conditions of the first kind are given. The cylindrical area is bounded on one side by an arbitrary surface on which the Cauchy conditions are set, i.e. a function and its normal derivative are given. The other border of the cylindrical area is free. This problem is ill-posed, and to construct its approximate solution in the case of Cauchy data known with some error it is necessary to use regularizing algorithms. In this paper, the problem is reduced to a Fredholm integral equation of the first kind. Based on the solution of the integral equation, an explicit representation of the exact solution of the problem is obtained in the form of a Fourier series with the eigenfunctions of the first boundary value problem for the Laplace equation in a circle. A stable solution of the integral equation is obtained by the Tikhonov regularization method. The extremal of the Tikhonov functional is considered as an approximate solution. Based on this solution, an approximate solution of the problem in the whole is constructed. The theorem on convergence of the approximate solution of the problem to the exact one as the error in the Cauchy data tends to zero and the regularization parameter is matched with the error in the data is given. The results can be used for mathematical processing of thermal imaging data in medical diagnostics.

About the authors

Evgeniy B. Laneev

RUDN University

Author for correspondence.
Email: elaneev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4255-9393

Doctor of Physics and Mathematics, Professor of the Mathematical Department

Russian Federation, 6 Miklukho-Maklay St., Moscow 117198, Russian Federation

Dmitriy Yu. Bykov

RUDN University

Email: dm.yurievich@mail.ru

Student, Mathematical Department

Russian Federation, 6 Miklukho-Maklay St., Moscow 117198, Russian Federation

Anastasia V. Zubarenko

RUDN University

Email: zubarana18@gmail.com

Student, Mathematical Department

Russian Federation, 6 Miklukho-Maklay St., Moscow 117198, Russian Federation

Olga N. Kulikova

RUDN University

Email: helyakulikova@gmail.com

Student, Mathematical Department

Russian Federation, 6 Miklukho-Maklay St., Moscow 117198, Russian Federation

Darya A. Morozova

RUDN University

Email: dasham96@mail.ru

Student, Mathematical Department

Russian Federation, 6 Miklukho-Maklay St., Moscow 117198, Russian Federation

Evgeniy V. Shunin

RUDN University

Email: shunine@mail.ru

Student, Mathematical Department

Russian Federation, 6 Miklukho-Maklay St., Moscow 117198, Russian Federation

References

  1. E. B. Laneev, B. Vasudevan, "On a stable solution of a mixed problem for the Laplace equation", PFUR Reports. Series: Applied Mathematics and Computer Science, 1999, № 1, 128-133 (In Russian).
  2. E. B. Laneev, "Construction of a Carleman function based on the Tikhonov regularization method in an ill-posed problem for the Laplace equation", Differential Equations, 54:4 (2018), 476-485.
  3. A. N. Tikhonov, V.YA. Arsenin, Metody Resheniya Nekorrektnyh Zadach, Nauka, M., 1979 (In Russian).
  4. A. N. Tikhonov A.N., V.B. Glasko, O. K. Litvinenko, V. R. Melikhov, "O prodolzhenii potentsiala v storonu vozmushchayushchikh mass na osnove metoda regulyarizatsii", Izv. AN SSSR. Fizika Zemli, 1968, № 1, 30-48 (In Russian).
  5. E. B. Laneev, M. N. Muratov, "Ob odnoy obratnoy zadache k kraevoy zadache dlya uravneniya Laplasa s usloviem tret'ego roda na netochno zadannoy granitse", PFUR Reports. Series: Mathematics, 10:1 (2003), 100-110 (In Russian).
  6. G. R. Ivanitskii, "Thermovision in medicine", Herald of the Russian Academy of Sciences, 76:1 (2006), 48-58 (In Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


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».