Научная статья на тему 'Нелокальная краевая задача для уравнения смешанного типа в неограниченной области, эллиптическая часть которой прямоугольник'

Нелокальная краевая задача для уравнения смешанного типа в неограниченной области, эллиптическая часть которой прямоугольник Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
135
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УРАВНЕНИЯ СМЕШАННОГО ТИПА / НЕЛОКАЛЬНАЯ КРАЕВАЯ ЗАДАЧА / МЕТОД ИНТЕГРАЛОВ ЭНЕРГИИ / МЕТОД ИНТЕГРАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ / MIXED-TYPE EQUATION / THE NONLOCAL BOUNDARY VALUE PROBLEM / A METHOD OF ENERGY INTEGRALS / THE METHOD OF INTEGRAL EQUATIONS

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Зуннунов Рахимжон Темирбекович, Мамасолиева Мухтасар Азизбековна

В статье для уравнения смешанного типа в неограниченной области эллиптическая часть которой прямоугольник, доказана однозначная разрешимость одной нелокальной краевой задачи. Единственность решения доказана методом интегралов энергии, а существование методом интегральных уравнений

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

A NONLOCAL BOUNDARY VALUE PROBLEM FOR A MIXED-TYPE EQUATION IN AN UNBOUNDED DOMAIN, WHICH IS PART OF AN ELLIPTIC RECTANGLE

In an article for mixed-type equation in an unbounded domain elliptic part is a rectangle, the unique solvability of a nonlocal boundary value problem. The uniqueness of the solution is proved by energy integrals, and the existence of the method of integral equations

Текст научной работы на тему «Нелокальная краевая задача для уравнения смешанного типа в неограниченной области, эллиптическая часть которой прямоугольник»

УДК 517.956

НЕЛОКАЛЬНАЯ КРАЕВАЯ ЗАДАЧА ДЛЯ УРАВНЕНИЯ СМЕШАННОГО ТИПА В НЕОГРАНИЧЕННОЙ ОБЛАСТИ, ЭЛЛИПТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

КОТОРОЙ ПРЯМОУГОЛЬНИК

Р.Т. Зуннунов1, М.А. Мамасолиева2

1 Национальный Университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека,

100174, Узбекистан, г. Ташкент, ул. ВУЗ городок

2 Кокандский государственный педагогический университет им. Мукини,

113000, Узбекистан, г. Коканд, ул. Амира Темура, 37

E-mail: zunnunov@mail.ru

В статье для уравнения смешанного типа в неограниченной области эллиптическая часть которой прямоугольник, доказана однозначная разрешимость одной нелокальной краевой задачи. Единственность решения доказана методом интегралов энергии, а существование методом интегральных уравнений.

Ключевые слова: уравнения смешанного типа, нелокальная краевая задача, метод интегралов энергии, метод интегральных уравнений.

(с) Зуннунов Р.Т., Мамасолиева М.А., 2014

MSC 35M10

A NONLOCAL BOUNDARY VALUE PROBLEM FOR A MIXED-TYPE EQUATION IN AN UNBOUNDED DOMAIN, WHICH IS PART OF AN

ELLIPTIC RECTANGLE

R.T. Zunnunov1, M.A. Mamasolieva2

1 National University of Uzbekistan by Mirzo Ulugbeka, 100174, Uzbekistan,

Tashkent c., VUZ gorodok st.

2 Kokand State Pedagogical Institute by Mukini, 113000, Uzbekistan, Kokand, Amira Temura st. 37

E-mail: zunnunov@mail.ru

In an article for mixed-type equation in an unbounded domain elliptic part is a rectangle, the unique solvability of a nonlocal boundary value problem. The uniqueness of the solution is proved by energy integrals, and the existence of the method of integral equations.

Key words: mixed-type equation, the nonlocal boundary value problem, a method of energy integrals, the method of integral equations

(c) Zunnunov R.T., Mamasolieva M.A., 2014

Введение

Математический аппарат дифференциальных уравнений смешанного типа является эффективным инструментом в решении прикладных задач физики. В настоящее время математическая теория бурно развивается чему свидетельствует множество работ посвященных этой проблематике. Не исключением является и наша статья

Постановка задачи

Рассмотрим уравнение смешанного типа

signy\y\muxx + uyy — Â2\y\mu = О, m = const > О,

(1)

в неограниченной смешанной области:

О = О+ U AB U О-,

где О+ = {(x,у) : 0 < x < 1,0 < у < 1}, AB = {(x,у) : 0 < x < 1,у = 0}, а О- - область, ограниченная полупрямой о = {(x,у) : 0 < x < <^,у = 0} и характеристикой Г : ^ = 0 уравнения (1), где ^ = x — [2/ (m + 2)](-у)(т+2)/2. Предположим, что X = X1 в О+ и X = X2 в О-, и X1,X2 - заданные действительные числа.

Пусть k = const > 1, a = 2/ (1 + k), 0 < a < 1 а 00 (x) и 0k (x)- есть точки пересечения характеристики Г уравнения (1) с линиями x + [2j/ (m + 2)] (-у)(т+2)/2 = x0,(0 < x0 < 1) при j = 1 и j = k соответственно, с координатами

x

0О(х) = ( 2,—

m + 2

2/ (m+2)4

, 0k (x) =

k +1’

m + 2 2 (k + 1)

2/(m+2)

Введем следующие обозначения:

ß = m/ (2m + 4),

01 = {(x, y) : x = О, О < y < 1},

02 = {(x,y) : y = 1,О < x < 1},

03 = {(x,y) : x = 1,О < y < 1},

o4 = {(x,y) : 1 < x < ^ ,

y = О}, Г1 = Г n (О < n < 1), Г2: % = 1, Г3 = Q— n (n = 1), Г4 = Г n (n > 1),

2

n = x +

m + 2

(—y)(m+2)/2,

- характеристический треугольник, ограниченный отрезком АВ и характеристиками Г и Г2 , - неограниченный характеристический четырехугольник огра-

ниченный характеристиками Г2Г и Г4, а ^^-неограниченный характеристический треугольник ограниченный полупрямой 04 и характеристикой Г2 уравнения (1).

Задача Г”. Найти функцию м(х,у), обладающую следующими свойствами:

x

x

x

4

1) и(х,у) е С (Й) П С1 (Й\ (Г2 и Г3)) ПС2 (й+ и Й- и Й- и Й-, а иу(х, 0) может обращаться в бесконечность порядка меньше чем 1 - 2в при х ^ 1;

2) и(х, у) является регулярным решением уравнения (1) в областях Й+,Й-,Й-

и Q—

3) и(х, у) удовлетворяет следующим условиям

и(0,у) = фЦу), и(1,у) = ф2(у), 0 < у < 1, (2)

и(х, 1) = ф3 (х), 0 < х < 1, (3)

и(х, 0) = ф4 (х), 1 < х < +°, (4)

и I г4 = ^1 (х), 1/2 < х < +°, (5)

А0хЯ2 {^о-ви[00(х)]} + ю(х)А,^2 и[%(х)]} = 8(x), 0 < х < 1, (6)

где ю(х), 5 (х), ф3 (х), ф4 (х), ф5 (х), фг (у) (г = 1,2) - заданные функции, причем фг(у) е

С [0,1]; ю(х), 5(х), ф3 (х) е С [0,1]; ф4 (х) е С[1, +°); ^ (х) - непрерывная и ограниченная функция на промежутке [1/2, +°).

Для заданных функций выполняются условия согласования:

ф4 (1) = ф2 (0) , ф1 (1) = фз (0) , ф2 (1) = фз (1),

1

^1 (1\2) = йпйв I[г(1 2г)]-в 1-в ^2^г(1 - г) ^1 (г) &.

0

Здесь 1Р [х] = Г (р + 1)(х/2)-р/Р [х], а 1Р [х] - модифицированная функция Бесселя первого рода порядка р [1];

° , ч I

^1(х) = ^ ( - а1 -2в ) Ш) (х) 81 (а^'х),

7=0 4

81 (х) = Г (в) хв8 (х),

Ши(х) = ю(х) ю(ах)...ю(аИ-1х), @Ь(х) = 1.

Условие (6) связывает значения искомой функции в двух точках, лежащих на

1 А 8

характеристике Г1. В силу обратимости операторов Л^х [2] и ^8х [3] из задачи ГИ°° в частном случае при ю (х) = 0 следует задача Трикоми для уравнения (1) в области Й.

Целью настоящей работы является доказательство существования и единственности решения задачи Т°°.

Пусть и (х,у) - решение задачи Ги°°. Введем обозначения:

и(х,0) = т(х), 0 < х < 1,иу(х,0) = V(х),0 < х < 1.

Теорема 1. Пусть

т(0) = 0, т(х) е С(0,а) [0,1], а > 1 - 2в (7)

и

max | ю (x) | = М0 < а2в-1, M0 = const > 0 (8)

[0,1]

тогда задача Tn°° не может иметь более одного решения.

Доказательство. Известно [4], что решение задачи TT в области О- удовлетворяющее условиям т (x) є C [0,1] П C2 (0,1),v (x) є C2 (0,1) представимо в виде

i

(xy) = Yi І т [x + 0(2Ті-/0)] 7в-i [2і2о(1 — т)

J [t (1 — t )]1 р L

0 [t (1 — t )]

1

+72у V [х + (21- 1)1 7-в [2Я2СУТО-)] Л, (9)

0 [7(1 - 7)]в 1 -1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

где а = [2/(т + 2)] (-у)(т+2)/2, 71 = Г(2в)/Г2(в), 72 = Г(2 - 2в)/Г2(1 - в). Пользуясь (9) и проводя аналогичные преобразования как в работе [2], имеем

А0* ^и№(х))} = Г-, {Г(2в) С0хА21т(х)]- }, (10)

Л0хаЯз {о°-ви(в«(х))} = {Г(2в) СЙ[т(х)] - } ,

где 7з = Г(в) (2 - 4в)2в/ [2Г(1 - в) Г(2в)].

Подставляя (10) в (6) получим функциональное уравнение вида

Ф(х) + а1-2вю(х)Ф(ах) = 81(х), 0 < х < 1, (11)

где

ф(х) = Г(2в^[т(х)1- V.(х), (12)

ф(ах)=Г(2в )С0(“х) [т (х)]- V (ях)'

Применив метод итераций [5] к решению функционального уравнения (10), для п-ой итерации имеем;

п-1

ф(х) = (-а1-2в)и@и(х)Ф(аих) + ^ (-а1-2в)7(х) 81 (а7'х), (13)

7=0

Функцию ф(х) будем искать в классе функций С (0,1) и ограниченных при х = 0.

Переходя в (13) к пределу при п ^ ° и учитывая (8),0 < а < 1, 0 < М0а2в -1 < 1 а

также ограниченность искомой функции Ф(х), получим

ф(х)= ^(х), 0 < х < 1, (14)

Учитывая (12), из (14), получим функциональное соотношение, между т(х) и V(х) на

ЛВ, принесенное из области Й-:

v(x) = Y4C0xi2 [т(x)] — Г(24/) Fi(x), (15)

52

u

где 74 = Г (2в) sin (2вп) /п7з.

В силу 0 < a < 1, 0 < Moa2e -1 < 1 и 8 (x) е C [0,1], ряд в составе F1(x) сходится абсолютно равномерно , при x е [0,1].

Пусть u(x,y) решение однородной задачи Ги°°. При этом ф1 (y) = (р2 (y) = ф3 (x) =

ф4 (x) = ^1 (x) = F (x) = 0 ив области й+ справедливо тождество

(y'"l<B,)x + («By)y - y” (в,)2 - (By )2 - y'"A2B = 0, (16)

Интегрируя тождество (16) по области й+ и применяя формулу Гаусса-Остроградского имеем

1

11 y” (ux)2 +(ux)2 + A2y”u2 dxdy + J т (x) v (x) dx = 0. (17)

a+ 0

Рассмотрим интеграл

1

А = J т (х) V (х) ^х. (18)

0

Обращая равенство (15) относительно т (х) при (х) = 0 с учетом условий (7) ,

получим

х

т (х) = 74 У V (7) (х - 7)-2в 7-в [А2 (х - 7)] Л. (19)

0

Подставляя (19) в (18) и учитывая формулы [1]-[2]

|х - 7| -2в = Г (2в )с05 пв/ г2в -1С05 г (х - 7) *,

_в 1

J—в [І2(x — t)]= (~/ (‘ - %2)—в—1/2COSІ2% (x - Г)d%,

: 2 -1/2

I1 - ^

1

после несложных преобразований, имеем

А =_________'4.----------, I z2e—0d^ (1 — %2)—в—1/2 x

h.

2\fñ Г (2/ ) cos п/

О

где zj = z — (—1)j А2^, и откуда следует что А > 0. Учитывая А > 0 и и (x,у) = 0 на оГ U о2 U о3, из (17) при Я1 = 0 получим что и (x,у) = 0 в Й +. Если Я1 = 0, то и(x,у) = const в Й+. В силу нулевых граничных условий и в этом случае получаем и (x,у) = 0 в Й+.

Тогда т(x) = 0 на AB, откуда из (15) следует, что v (x) = 0 на AB. Тогда, согласно формуле (9), и (x,у) = 0 в Й—.

Регулярное решение задачи Гурса в области Й- удовлетворяющее условию (5) и

и I Гз = У2 (х), 1/2 < х < 1

имеет вид

и (х,у) = Ф (^1, ^2),

(20)

где ^2 (х) е С [1/2,1] П С2 (1/2,1) и

У2(х) = 71

т [х + (1 - х) (27 - 1)] -

[7 (1 - 7 )]1-в

ув-1

2А2 (1 - х) V* (1 - 7)

¿7+

(21)

+Г2у

V [х + (1 - х) (27 - 1)] [< (1 - 7 )]в

в

2А2 (1 - х) у 7 (1 - 7)

¿7.

Следовательно , учитывая функциональное соотношение (21) имеем ^ (х) = У2 (х) = 0. Отсюда из (20) получим и (х,у) = 0 в Й- .

Регулярное решение задачи Дарбу в области Й- удовлетворяющее условию (4) и

и IГ = Уз (х), 1 < х < +°

имеет вид [2]

и (x,у) = 74/ [(« - 7) (п - 7)]в 1 7в-1 А2\/(« - 7) (п - 7) ф4 (7) ¿7+

(22)

Ч

+ ^ Ф1 (7) и (0,7; «, п) ¿7,

где Ф1 (7) = уз (7/2) + 2в^з (7/2) /7,уз (7) е С [1, +°] П С2 (1, +°),

«(« п• « п )^ и1(«, п;^ П0),п >

и («, п• «сь П0)-( из («, п• «0, П0),п < «0

«1 («,п;^0 = (п—Н £2(в, 1 -в, 1;*ь*2),

\п0 - «0/

из («, п; «0, п0) = к (п - « )1(пв0 - «0)1 ^ Нз (1 - в, 1 - в, 2 - 2в • -,*2

(п0 - п )1-в («0 - «)1-в V *1

£2 и Нз - гипергеометрические функции Гумберта и Горна [6], а

* («0 - «)(п0 - п) * = А2 (« _«)(п _п) к = Г (1 - в)

51 (п0 - «0)(п - «), *2 4 («0 «)(п0 п), к Г (в) Г (2 - 2в)'

Функциональное соотношение на характеристике Г2 имеет вид

Уз (х) = ф (^1, ^2).

1

1

Так как ф4 (х) = уз (х) = 0, то из (22) получим и (х,у) = 0 в Й-. Следовательно и (х,у) =

0, в Й, откуда следует единственность решения задачи Т°°.

Теперь переходим к доказательству существования решения задачи Т°°. При этом от заданные функции удовлетворяют следующим условиям, 8(х) = х1-в8о(х),50(х) е С2 [0,1],ф4 (х) е С[1/2, +°) ПС2 (1/2, +°),Ф7 (у) = у2ф. (у),ф. (у) е С[0,1],ю(х) е С2 [0,1]. Нетрудно убедиться, что решение задачи N для уравнения (1) в области Й+ имеет

вид

і 1 u (x, y) = — J v (% ) G (%, 0; x, y; i, ) d % — J n m^i (n ) Gs (0, n ; x, y; ii) dn+

(23)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 1

+ У птф2 (п) С« (1, п;х,у; А1) ¿п - I фз («) Сп («, 1;х,у; А1) .

00

Здесь С(«, п;х,у; А1) - функция Грина задачи N имеющая вид

С(«, п;х,у;А1) = £ [Сг (« + 2п, п;х,у; А1) - Сг (-« + 2п, п;х,у;А1)],

где Сг(«,п;х,у;А1) - функция Грина для горизонтальной полуполосы, которая имеет вид: {

С(«,п;х,у;А1)Л С1(«,";х,у;А1), 0 ^

1 ^2(«,п;х,у;А1), 0 < п < у,

г % n ^ 4аVyñ [ Ка [2ад]

Gi(%,n;x,y;ii)=-—J т—араді7а

' m+2

2аду 2

' m+2

2одп 2

sin px sin p% dp —

4аVlñ f Ка [2ад]

n і aiI-а [2ад)]

Ка

' m+2

2аду 2

m+2

2одп 2 sinpx sinp% dp+

+ 4аVlñ f i« [2ад] _

+ n J 7-а [2ад] 0

m+2

2аду 2

Ка

m+2

2одп 2

sin p x sin p% d p+

n У aiI-а[2ад]

m+2

2аду 2

Ка

m+2

2одп 2 sin px sin p% dp,

G2(%, n ; x, y; i,)= — ^ f 7o

n J 7-а[2ад]

' m+2

2аду 2

m+2

2одп 2 sin px sin p% d p+

4аVin f Ка [2ад]

n J aiI-а[2ад]

О

Ка

' m+2

2одп 2

' m+2

2аду 2

sin p x sin p% d p+

4аVin f 7а [2ад]

n і 7-а [2ад]

' m+2

2одп 2

Ка

m+2

2адy 2 sinpx sinp% dp+

n=—о

7

а

а

7

а

7

а

а

4аVin f 7° [2ад]

+ I т пКа

п J aiI-а[2ад]

О

' m+2

2аду 2

Ка

m+2

2одп 2 sin px sin p% dp,

1

а=

a, =

П ,2 „2 , і 2

-, д 2 = p 2 + І,

m + 2 2 sin ап

Здесь Ка[z]- модифицированная функция Бесселя второго рода [1].

Из (23) при y ^ 0 получаем фундаментальное соотношение между т (x) и v (x), принесенное на AB из эллиптической й+ части смешанной области й в следующем виде

т (x) = — J v (t) H0(x, t)dt — J v (t) H2 (x, t)dt + F2(x),

ОО

H0(x, t ) = k0 j \x — t\-2/ — (x +1)-2/+

о[

+ £ [(2n — x +1)-2в — (2n — x — t)-2в + (2n + x — t)-2в — (2n + x +1)-2/

(24)

n=1

H2(x, t) = f (x, t)+ £ [f (x, t + 2n)+ f (x, t — 2n)]

n=1

f (x r) = k2 £

\ii\k

kt0 Г (k — в + 1) k!

|x—t|

2k—2/ /x + ^ 2k—2/

+k3

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

о

+ k4

22

(x +Г) в7в ((x +Г) \ii\) — \x — Г\ в7в (\x — Г\\ii\) К1/2—в [(1 — 2/) /p2 + i2]

+

+

[p 2 + i,2] sin p x sin p% d p,

0 7в —1/2[(1 — 2/) y/P2+ii2]

о о

F2(x) = —J n ”Фі(п ) G% (0, n ; x, 0; ii )dn + J n m^2 (n ) G% (1, n ; x, 0; i,)dn —

ОО

i

— J фз (% ) Gn (%, 1; x, 0; i,) d %,

ki = -°

4

2в Г2 (в) , (m + 2)-2в Vn

, k2 =

,k3 = \2І0\в ,k2 = 4(m + 2)-2в

4п т + 2) Г(2вУ"2 2Г2(1/2 + вГ з пГ2(1/2 + в)’

Исключая функцию т(х) в (15) и (24) получим сингулярное интегральное уравнение относительно неизвестной функции V (х) в виде:

1 1 v (x) + y5 У v (t)К(x, t)dt = J v (t) L(x, t)dt + F3(x),

где

, / x \2^ 1 1

К (x, t )=(-) <! -+

t t— x t+ x

и= 1

t

2n t

1

+

1

2n — t + x 2n — t — x

t \ 2ß / 1 1

■ + ■

2n + t 2n + t — x 2n + t + x

Li(x,Т) — Г(2ß)(i + s,nnß) I I/(x- %)2в—1 [Н (%,Т) [0 -J[i2(x — %)]l

О

il

2 (i + ß ) Г (1 + 2ß )

--------------------/(x — %)2ßJß+i [i(x — %)]Hi(%,t)d% i ,

F (х)=(шПпв){C- [F2 (x)]- р(2р)F (хП ,

75 = cos пв/п (1 + sin пв ).

В силу условий, наложенных на заданные функции имеем F3 (х) е C[0,1] ПC2 (0,1), причем F3 (х) = O (х2^.

Теперь переходим к решению уравнения (19) с этой целью запишем его в виде

i

v (x) + y5 У v (t) К (x, t) dt — F4 (x), (26)

1

где F4 (x) = F3 (x) — / v (t) L (x, t) dt.

0

Полагая v (x) = х2вд (x), K (x, t ) = ( x )2в K (x, t ), F4 (x) = x2e F5 (x), приведем уравнение (26) к виду

1

д (x) + Y5 J д (t) К, (x, t) dt = F5 (x), (27)

где

Ко (V) — -1- + -^~ — £ { ^-М2в + 1

t — x t + x n 1 ^ \ 2n — t y y 2n — t + x 2n — t — x

t '2ß

2n + t / \2n +1 — x 2n +1 + x

Найдем с начала функцию K0 (x,t), имеющую те же линии особенностей что и ядро Ki (x, t) и такую что сингулярное интегральное уравнение с ядром Ko (x, t) допускает решение в замкнутом виде.

В качестве ядра Ko (x, t) возьмем выражение

1 1 “ / 1 1 1 1

0 , t — x t + x “1 \ 2n +1 + x 2n +1 — x 2n — t + x 2n — t — x

И запишем уравнение (27) в виде

1 1 д (x) + 75 У д (t) K0 (x, t) dt = F5 (x) — 75 У AK (x, t) д (t) dt (28)

0 0

x

1

1

где АК (х, ?) = К0 (х, ?) — К1 (х, ?).

Пользуясь разложением ядер К1 (х,?) и Ко (х,?) функцию АК(х,?) можно писать в

виде:

ЛК (x, t) = 2 £

n=1

(2n -1)1-2в (2n -1)2в -12p (2n +1)1-2в (2n +1)2в -12p

(2n -1)2 - x2

(2n +1 )2 - x2

Отсюда нетрудно доказать, что АК(х,?) - ограниченна в квадрате 0 < х,? < 1. Теперь считая правую часть уравнения (28) известной, запишем ее виде

1

д (x) + 75уд (t)Ко(x,t)dt = F6(x).

(29)

Используя разложения ctgx на простейшие дроби

1 ~ 1

ctg- = - + 2- £ 32—, - = 0, ±n, ±2n.

z k=i z2 - k2n2'

можно упростить ядро K0 (x, t):

d

TJT / \ П П ^ N

Ko(x, t) = 2 ctg 2(t - x) + ctg 2 (t+x)

П t

— sin" —

dt У 2

, 2 nt , 2 nx

sin —— sin — 22

Произведя замену - = sin2 ПХ, Z = sin2 т и полагая p (-) = д (x), r(-) = (x) из (26)

получим сингулярное интегральное уравнение типа Коши

Г Р (Z) dZ

Р (z) + Y5 J Z - z = r (z).

(30)

Так как 1 — 7? = 0, то уравнение (30) является уравнение нормального типа. В соответствии с этим решение уравнения (30) может быть построено согласно общей теории [7]. Из постановки задачи 7°, введенных обозначений и свойств заданных функций следует что решение уравнение (30) будем искать в классе к (0), то есть в классе функций, ограниченных при г ^ 0 и неограниченных при г ^ 1.Индекс х уравнение (30) классе к (0) равен нулю, а каноническая функция X(г) класса к (0) имеет вид:

1—2в

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

X (г) = [г/ (г — 1)]^ .

Тогда, согласно общей теории уравнения (30) имеет единственное решения и оно дается формулой

Р ( z) =

у/1 + sin пв

72

r (z) cos 2 (р - 2)+

sin п (в -1) 1А (1 - Z) А1-2 r (Z) dZ

П

Z (1 - z)

Z-z

Учитывая (31) и возвращаясь к прежним переменным х, г, и к функции V (х) получаем интегральное уравнение Фредгольма второго рода со слабой особенностью, эквивалентное (в классе разрешимости и в классе искомых решений) задаче 7°.

1

V (х) + У V (г) К2 (х, г) Л = ^7 (х), (32)

где

Кг (x, г ) = Y6

1 / tn nx \ і — p

/x\ 2p

Y5 (т) ЛК (x, Г) — L (x, t)

} /to 2-p / x 4 2ß

+4 (rg^j (7) Ko (x,§) [75ЛК(§,t) — L(§,t)]d§,

} / tgnx \ г-p Zx \ 2ß

F6 (x) = Y6F2 (x) + Г/J (t) Ko (x, t) F2 (t) dt,

- - 2 7 4

О2

л/l + sin nß П /_ l\ sin 2 (в — i) л/l + sin nß

76 = --^—-• cos- в — - , Y/ = 2V 27 v ^

л/2 2\r V п ^ '

В силу единственности решения задачи 7°, существует единственное решение уравнения (32). □

Заключение

После того как найдено v(x), функция т(x) находиться из (15). Затем решение задачи 7° в областях й+ и й— находится по формулам (9),(20),(22) и (23) соответственно.

Библиографический список

1. Кузнецов Д.С. Специальные функции. М:Высшая школа.1965.424с.

2. Салахитдинов М.С., Уринов А.К. Краевые задачи для уравнения смешанного типа со спектральным параметром. Ташкент: ФАН, 1997. 165 с.

3. Нахушев А.М. Уравнения математической биологии. М.: Высшая школа. 1995. 301 с.

4. Бакиевич Н.И. Сингулярные задачи Трикоми для уравнения ymwxx — — Я2= 0 // Изв .высш.

уч. зав. Серия «Математика». 1964. №2(39). С.7-13.

5. Салахитдинов М.С. Уравнения смешанно-составного типа. Ташкент: ФАН, 1974. 155 с.

6. Самко С.Г., Килбас А.А, Маричев О.И. Интегралы и производные дробного порядка и некоторые их приложения. Минск: Наука и техника, 1987. 688.с.

7. Мусхелешвили Н.И. Сингулярные интегральные уравнения. М.: Наука, 1968. 512 с.

Поступила в редакцию / Original article submitted: 20.03.2014

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.