Интегральное представление решения начальной задачи для волнового уравнения на геометрическом графе без граничных вершин

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Изучается начальная задача $u(x,0)=\varphi(x),$ $u_t(x,0)=0$ для волнового уравнения $u_{xx}(x,t)=u_{tt}(x,t)$ при $x\in\Gamma\setminus J$ и $t>0,$ в которой $\Gamma$ – геометрический граф (по Ю. В. Покорному) с прямолинейными рёбрами и без граничных вершин  ($\partial\Gamma=\varnothing$), $J$ – множество всех внутренних вершин $\Gamma,$ функция $\varphi$ задана; условия трансмиссии, замыкающие задачу, – это, помимо непрерывности функции $u(\,\cdot\,,t)$ во внутренних вершинах, условия гладкости для неё, суть которых состоит в том, что при каждом $t\geqslant0$ в каждой внутренней вершине $a\in J$ сумма правых производных функции $u(\,\cdot\,,t)$ по всем допустимым направлениям равна 0. Доказывается, что если $G^\ast$ есть обобщённая функция Грина (по М. Г. Завгороднему, 2019) для краевой задачи $-y''(x)=f(x),$   $x\in\Gamma\setminus J,$ при гладких условиях трансмиссии (здесь $y$ – искомая функция, непрерывная в точках из $J,$ а $f$ – заданная функция, равномерно непрерывная на каждом ребре $\Gamma$), то классическое решение $u$ начальной задачи представимо в виде:

<br/>u(x,t)=φ-Γg*(x,t,s)φ''(s)ds,<br/>
u(x,t)=\langle\varphi\rangle-\int\limits_\Gamma g^\ast(x,t,s)\varphi''(s)\,ds,

где $\langle\varphi\rangle$ – среднее от $\varphi$ по $\Gamma,$ а $g^\ast(x,t,s)=[\mathcal C(t)G^\ast(\,\cdot\,,s)](x),$ где, в свою очередь, $\mathcal C$ есть операторная функция, конечным образом описываемая только через метрические и топологические характеристики $\Gamma.$ Подход к получению этого представления $u$ аналогичен подходу, реализованному автором ранее (2006) в случае, когда $\partial\Gamma\ne\varnothing$ и в точках $\partial\Gamma$ ставятся условия Дирихле.

Об авторах

Владимир Леонидович Прядиев

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: pryad@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-8301-5674

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теории функций и геометрии

Россия, 394018, Российская Федерация, г. Воронеж, Университетская пл., 1

Список литературы

  1. В.Л. Прядиев, “Описание решения начально-краевой задачи для волнового уравнения на одномерной пространственной сети через функцию Грина соответствующей краевой задачи для обыкновенного дифференциального уравнения”, Современная математика и ее приложения, 38:3 (2006), 82–94.
  2. Ю.В. Покорный, И.Г. Карелина, “О функции Грина задачи Дирихле на графе”, Доклады Академии наук СССР, 318:3 (1991), 542–544.
  3. Ю.В. Покорный, О.М. Пенкин, В.Л. Прядиев, А.В. Боровских, К.П. Лазарев, С.А. Шабров, Дифференциальные уравнения на геометрических графах, ФИЗМАТЛИТ, М., 2004.
  4. Р. Курант, Д. Гильберт, Методы математической физики. Т. I, ГТТИ, М.-Л., 1933.
  5. В.Л. Прядиев, “Один подход к описанию в конечной форме решений волнового уравнения на пространственной сети”, Спектральные и эволюционные проблемы, Труды XV Крымской осенней математической школы-симпозиума (Севастополь, 17–29 сентября), Севастополь-Ласпи, 2005, 132–139.
  6. Н.В. Глотов, В.Л. Прядиев, “Описание решений волнового уравнения на конечном и ограниченном геометрическом графе при условиях трансмиссии типа «жидкого» трения”, Вестник Воронежского госудаственного университета. Серия: Физика. Математика, 2006, №2, 185–193.
  7. Ю.В. Покорный, В.Л. Прядиев, А.В. Боровских, “Волновое уравнение на пространственной сети”, Доклады РАН, 388:1 (2003), 16–18.
  8. И.Г. Карелина, Некоторые дифференциальные неравенства на графах, дисс... канд. физ.-мат. наук, Воронежский государственный университет, Воронеж, 1992.
  9. В.Л. Прядиев, Л.Г. Фадеева, “Представление решения волнового уравнения на неограниченном геометрическом графе без граничных вершин”, Сборник научных трудов: Совершенствование преподавания физико-математических и общетехнических дисциплин в педвузе и школе, 4, Борисоглеб. гос. пед. ин-т, Борисоглебск, 2007, 39–53.
  10. О.В. Коровина, О некоторых свойствах решений волнового уравнения на геометрическом графе, дисс. ... канд. физ.-мат. наук, Белгородский государственный университет, Белгород, 2009.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии 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).