Научная статья на тему 'О разрешимости краевых задач для многомерных псевдогиперболических уравнений с нелокальным граничным условием интегрального вида'

О разрешимости краевых задач для многомерных псевдогиперболических уравнений с нелокальным граничным условием интегрального вида Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
75
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
ПСЕВДОГИПЕРБОЛИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ / ПРОСТРАНСТВО СОБОЛЕВА / НАЧАЛЬНО-КРАЕВАЯ ЗАДАЧА / МЕТОД ПРОДОЛЖЕНИЯ ПО ПАРАМЕТРУ / АПРИОРНЫЕ ОЦЕНКИ / РЕГУЛЯРНОЕ РЕШЕНИЕ / PSEUDOHYPERBOLIC EQUATION / SOBOLEV SPACE / INITIAL BOUNDARY VALUE PROBLEM / METHOD OF CONTINUATION IN A PARAMETER / A PRIORI ESTIMATES / REGULAR SOLUTION

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Попов Николай Сергеевич

Исследуется разрешимость начально-краевой задачи для линейных псевдогиперболических уравнений третьего порядка с заданием на боковой границе условия, связывающего значения решения или конормальной производной решения со значениями некоторого интегрального оператора от решения. Доказываются теоремы существования и единственности регулярных решений.

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.

ON THE SOLVABILITY OF BOUNDARY VALUE PROBLEMS FOR HIGHER-DIMENSIONAL PSEUDOHYPERBOLIC EQUATIONS WITH A NONLOCAL BOUNDARY CONDITION IN INTEGRAL FORM

We study the solvability of the initial boundary value problem for linear pseudohyperbolic equations of third order with a condition on the lateral boundary relating the values of the solution or the conormal derivative of the solution to the values of some integral operator on the solution. We prove the existence and uniqueness of regular solutions.

Текст научной работы на тему «О разрешимости краевых задач для многомерных псевдогиперболических уравнений с нелокальным граничным условием интегрального вида»

Математические заметки СВФУ Апрель—июнь, 2014. Том 21, №2

УДК 517.946

О РАЗРЕШИМОСТИ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ МНОГОМЕРНЫХ ПСЕВДОГИПЕРБОЛИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ С НЕЛОКАЛЬНЫМ ГРАНИЧНЫМ УСЛОВИЕМ ИНТЕГРАЛЬНОГО ВИДА Н. С. Попов

Аннотация. Исследуется разрешимость начально-краевой задачи для линейных псевдогиперболических уравнений третьего порядка с заданием на боковой границе условия, связывающего значения решения или конормальной производной решения со значениями некоторого интегрального оператора от решения. Доказываются теоремы существования и единственности регулярных решений.

Ключевые слова: псевдогиперболическое уравнение, пространство Соболева, начально-краевая задача, метод продолжения по параметру, априорные оценки, регулярное решение.

Введение

Нелокальные краевые задачи для гиперболических уравнений с интегральным условием на боковой границе в одномерном по пространственным переменным случае рассматриваются в [1—3]. В многомерном случае исследования подобных задач ранее относились к гиперболическим уравнениям (см. [4]), псевдопараболическим уравнениям [5], но многомерные псевдогиперболические задачи с интегральным условием на боковой границе ранее не изучались.

1. Постановка задачи

Пусть О — ограниченная область пространства К" с гладкой (для простоты бесконечно дифференцируемой) границей Г, Q — цилиндр О х (0,Т) (0 < Т < 5 = Г х (0,Т) — его боковая граница, Ьу (х, £), Ь(х,Ь) и / (х,£) —

заданные в цилиндре (3 функции, щ(х), их(ж) — заданные на множестве О функции, К{х, у, £) — функция, заданная при х, у £ О, £ £ [0, Т].

Краевая задача I. Найти функцию и(х,Ь), являющуюся в цилиндре Q решением уравнения

д " д Ьи=—(щ-Аи)-Ви = /(х,Ь), Ви= V — (ЬгЦх)иХ]) + Ь(х,1)щ (1) д£ дх» 7

такую, что для нее выполняются условия

и(ж, 0) = ио(ж), и4(х, 0) = и1(х), х € О, (2)

^^^(х^ев = J к(х,у^)и(у,^) Ау

(3)

(х,г)ев

© 2014 Попов Н. С.

Краевая задача II. Найти функцию п(х,Ь), являющуюся в цилиндре Q решением уравнения (1) и такую, что для нее выполняются начальные условия (2) и условие

дп(х, Ь)

{х,г)ев

ди(х)

= ^ К(х,у,1)п(у,1) ¿у

, (4)

(х,Г)ев

п

где у(х) = (^1,..., ип) — вектор внутренней нормали к Г в текущей точке. Предполагаем выполнение условия эллиптичности на оператор В:

п

Ъ^(х) = Ъ?»(х), ]Г Ъ^(х)&^ > а(С? + С? + ■ ■ ■ + СП), а > 0, & е КП. (5)

»,¿=1

2. Разрешимость краевой задачи I

Определим оператор М по формуле

(Мп)(х, Ь) = п(х, Ь) — J К(х, у, Ь)п(у, Ь) ¿у. п

Оператор М однозначно и непрерывно обратим как оператор из Ь2(0) в Ь2(0) при всех Ь е [0, Т], и существуют положительные постоянные т1, т2 такие, что выполняются неравенства

п?(х, ь) ¿х <1[мп(х, ь)]? ¿х <т?! п?(х, ь) ¿х (6) п п п

при любом Ь е [0, Т] и п(х, Ь) е Ьто(0, Т; Ь2(0)). Определим пространство

V = {у(х, Ь) : у(х, Ь) е Ьос (0, Т; ^22(0)),

уг(х, Ь) е Ь?(0, Т; W2(n)) П Ьто(0, Т; W2¡(n)), уи(х, Ь) е Ь?^)},

норму в V определим естественным образом:

\М\у = \М\ь^(0,Т;^22(п)) + \Ы\ь2(0,Т;Ш22(П)) + \Ы\ь,х(0,Т;^(П)) + Ьи\\ь2(Я).

Введем обозначения:

ЬМп(х, Ь) — МЬп(х, Ь) = Ф(х, Ь,п), щ = Мп,

и будем рассматривать уравнение относительно щ

Ьщ = д(х, Ь) + Ф(х, Ь, М-1щ), д(х, Ь) = М/,

которое, как показано ниже, эквивалентно исходному уравнению (1). Имеем

Ф(х, Ь, п) = ЬМп(х, Ь) — МЬп(х, Ь)

= I[—Ки(х, у, Ь) + АхКг(х, у, Ь) + ВХК(х, у, Ь) — К(х, у, Ь)Ъ(у, Ь)]п(у, Ь) ¿у п

+ 1[АхК (х,у,Ь) — 2Кг(х,у,Ь)]щ(у,Ь) ¿у — ^ К (х,у,Ь)Ау щ(у,Ь) ¿у пп

п ,,

— ^ J К(х,у,г)№ (у)пуз )ш ¿у,

»,¿=1

п

где

" д

Вхи= —(Ь13(х)иХ])+Ь(х,Ь)и, »,¿=1 »

" д

вуи= аг(6!3(!/К)+%.{К

»,¿=1

Введем обозначение

^2/

(8)

Q0 = шах / / К (х, у,Ь) ¿х^у. (7)

<е[о,т} о о

Теорема 1. Пусть выполняются условия (5), (6) и, кроме того,

Ь{х,г) € С1^), € Со1^) (¿,^ = 1,...,п),

>Ъ0> 0 при (х, £) € (5, К(х, у, £) € С3(0 ХЙХ [0,Т]),

1 - > о при ¿0 е (о, ^

/(х,Ь) € ¿2^), ио(х) € Ж2(О) П ^2(О), и1(х) € Ш1(О).

Тогда краевая задача I имеет решение и(х, Ь), принадлежащее пространству V, и это решение единственно.

Доказательство. Рассмотрим вспомогательную краевую задачу: найти функцию ад(х, Ь), являющуюся в цилиндре Q решением уравнения

Ьад = д(х,Ь)+ Ф1(х,Ь,ад), и = М-1ад, д(х,Ь) = М/, (9)

и удовлетворяющую условиям

ад(х,Ь)|в = 0, ад(х, 0) = ад0(х), ад((х, 0) = ад1(х), х € О, (10)

где

и(х, 0) — / К(х, у, 0)и(у, 0) Ау = ио(х) -IК(х, у, 0)ио(у) Ау = ад°(х), о о

и4(х, 0) — ^ [К (х, у, Ь)и(у, Ь)](|(=о Ау о

= и1(х) — ^ [К((х, у, 0)ио(у) + К(х,у, 0)и1(у)] ¿у = ад^х), о

Ф1(х,Ь,ад) = Ф(х,Ь,М-1ад).

Докажем, что при выполнении условий теоремы краевая задача (9), (10) разрешима в классе Ш = {г>(х, Ь) : г>(х, Ь) € V, ад(х, Ь) = Мг>(х, Ь) € V} для любой функции д(х,Ь) такой, что д(х, Ь) €

Воспользуемся методом продолжения по параметру. Именно, для чисел А из отрезка [0,1] определим семейство операторов {Ьд}: Ьдад = Ьад — АФ1(х, Ь, ад).

Рассмотрим краевую задачу: найти функцию щ(х,Ь), являющуюся в цилиндре Q решением уравнения

Ь\щ = д(х,Ь) (7л)

при выполнении условий (10). Обозначим через Л множество чисел А е [0,1], для которых краевая задача (7л), (10) разрешима в классе W для произвольной функции д(х, Ь) такой, что д(х, Ь) е Ь2(Q). Покажем, что множество Л совпадает со всем отрезком [0,1], что означает разрешимость краевой задачи (9), (10) в требуемом классе.

Прежде всего убедимся, что множество Л непусто. Рассмотрим краевую задачу: найти функцию щ(х, Ь), являющуюся в цилиндре Q решением уравнения (7л) при А =0:

Ьщ = д(х, Ь)

при выполнении условий (10).

Как следует из результатов работ [6-8], при выполнении условий теоремы эта задача имеет решение, принадлежащее пространству W.

Пусть щ(х, Ь) — решение краевой задачи (7л), (10) из пространства W. Если имеет место априорная оценка в том же пространстве W, то задача разрешима при А е [0,1] (см. [9]).

Для получения априорной оценки умножим уравнение (7л), записанное в переменных х и т, на функцию щт —Ащт и результат проинтегрируем по области О и по переменной т в пределах от 0 до Ь. Таким образом, преобразуем равенство

г г

Ьщ(щт — Ащт) Ах Ат = J !(д + АФ1)(адт — Ащт) АхАт. 0 п 0 п

Интегрируя по частям и считая, что по повторяющимся индексам ведется суммирование от 1 до п, с учетом краевых условий (10) придем к равенству

— J (ж, £) ¿х + п 0 п

ХК т )2 + (Ащт )2

»=1

Ах Ат

г

+ —У Ь1-'(x)wXi(x,t)wXj(x,t) Ах — — J b(x,t)w2 (х,1) Ах + — J J Ьтъи2 с1хс1т

п п о п

„г г

+ — ^^ j 1их.т(х,1)Ах + ! j Атт АхАт + j ^ Ь^га^.Дш,- АхАт

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

»=1 п о п о п

п г п п г

— J ! Ьхяу1ух¿т АхАт — ^ J Ъ(х, 1)ъих. (ж, Ь) Ах + — ^^ J ^ Ьттх. АхАт »=1 о п »=1 п »=1 о п

= — У ио\{х) Ах + — J Ь1-' (ж)г<7ож; (ж)г<7ож3- (х) Ах — — J Ь(х, О)т^(х) Ах

п п п

п г

+ ±531 [уо\х.{х)-Ъ{х,0)уо1х.{х)]Ах + ! j(g + ХФ1)(^пт - Атт) АхАт. (И)

г

оо

Рассмотрим оценку интеграла / / ЬуадХ;Хз- Аадт ¿х^т. Используя (5), (8),

оо

получим

Ьу адх. х - Аадт ¿х^т =

1 " Л " Л

= 2 XI / Ъ13{х)1иХзХк{х,1)1иХ1Хк{х,1)<1,х > - / 1и2ХгХк{х,1)<1,х. (12)

к—1 —1

С помощью (5) аналогично имеем

— J Ьу (ж)аджДж, ^ад^. (ж, £) ¿ж > — ^^ J ъи2.(х,1) в,х. о »=1 о

Рассмотрим оценку интеграла / / и2(у,т) ¿уАт через функцию ад. Из ра-

оо

венства ад = Ми следует, что

ит (у,т) — J К (у, г,т )ит (г,т) ¿г = адт (у,т)+ J Кт (у,г,т )и(г,т) Аг.

Используя (6) и неравенство Юнга, получим

J и2т{у,т)йу < J У0т{у,т) + J Кт{у,г,т)и{г,т)йг

¿у

<

т1

У ад2 (у, т) ¿у + 2^1 |^т (у, т )| • У Кт (у, г,т )и(г,т) ¿г

¿у

оо

оо

+/(/Кт (у,г,т)и(г,т) ^ ¿у+/(/Кт (у,г,т)и(г,т) ^ ¿у

о о

< — [ 1Л2(у,т)6у + С! [ и2{у,т)йу о о

<— [ ™1{у,т)<1у + — [ ад2(у, т) ¿у. (13) ™1 7 ™1 ]

Иначе оценку можно получить, как в [5], с малым параметром 01, который

2

1

подберем позже:

j иЦу,т)Ау < ! 1л2(у,т)Ау + 8\ j 1л2(у,т)Ау

1

2

+ I КАу,г,г)ф,г)4г) Ау + / ( / КАу, г,г)и{г,г)Аг ) Ау

п п п п

2

<

1 + ¿2

12

т1

щ2т(у,т) ¿у + сп2(у,т) ¿у

<

1 + ¿2

т1

1 /Г(14)

т т1

Для того чтобы оценить в (11) интеграл

Ф1(щт — Ащт) ¿хАт,

(15)

о п

рассмотрим оценку интеграла от Ф(х, Ь, п) вида

[АхК(х, у, т) — 2Кт(х, у, т)]пт (у, т) ¿у (щт — Ащт) ¿,хв,т

о п п г

< / / /([А.^-г^]2^^,^^)2 и2т{у,т)йу \Wr~AWr\dxdT

о п п

< — / / (ш,- - Аадт)2 сЫт

оп

+ Щ I I \ !\АХК -2Кт\г(х,у,т)с1у)[ / игт(у,т)с1у)с1хс1т

о п п

г г

-?/ f(wт-Awт)2dxdт + ^ / ! игт(у,т)с1ус1т. (16)

- - 2£о2

о п о п

Продолжая неравенство (16) с учетом (13) и неравенства Юнга, получим г

J ! ^ У [АхК(х,у,т) — 2Кт(х,у,т]пт(у, т) ¿у )(шт — Ащт) dxdт о п п

¿2

(«7Т — Д«7Т)2 (¿Ыт + 2 I I 11?т (ж, т) (¿Ыт

< ^ I , Л... А2

оп

оп

+

С 1С2 2¿2m1

щ2 (х,т) в,х<1т. (17)

оп

г

г

г

г

г

г

Для того чтобы оценить в (15) интеграл вида

^ J К (ж, у, т )Ду ит (у, т) ¿у^ (Шт - ДхШт) ¿ж^т, о о о

поступаем, как в [5]. Применяя оценку (14), имеем <

J ! К (ж, у,т )Ду ит (у,т) ¿у^ (шт — Дшт) ¿ж^т

о о о

-~2 i i ~ Аадт)2 сМт +

] ¡(\иТПу,т)<1у<1т, (18) о о

оо

где задано формулой (7).

Зафиксируем ¿о € (0, и потребуем выполнения неравенства (8):

— 1 «о

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

которое очевидно выполняется при малых |К(ж, у,£)|. Подбирая малое ¿1 > 0, применяя неравенство Юнга и используя лемму Гронуолла в равенстве (11), из неравенства

(19)

Р —

получим априорную оценку

Т Г Г п

)2 + (дш )2 + (Ш«)2

г=1

¿02т1

>0

(20)

оо

+

ад°(ж,£)+ ^^ (ж, £) ¿ж + ^^ ад2, (ж, £) + ад2(ж, £)

,к=1

г=1

¿ж

< К0 J ! д2(ж,4) ¿ж^ (21) оо

с положительной постоянной Ко, определяемой лишь функциями (ж), Ь(ж, £), числами Т, а, а также областью О.

Очевидно, что аналогичная оценка имеет место и для функции и(ж,£):

1М|у < КоУшУу < К^дН^д),

(22)

где Ко, К1 — положительные постоянные, К1 определяется теми же величинами, которыми определяется Ко.

Из оценок (21), (22) следует открытость и замкнутость множества Л (см. [1,4]). Следовательно, краевая задача (9), (10) разрешима в классе Ш.

Как в [5], можно показать, что с помощью решения вспомогательной краевой задачи (9), (10) можно найти решение исходной краевой задачи (1)—(3). В частности, уравнение (1) эквивалентно уравнению (9), так как (9) имеет вид = М/ + Ф, откуда = М/ + ЬМи — МЬи, т. е. М— /) = 0. Единственность решений очевидна: она вытекает, например, из неравенства (22). Теорема доказана.

1

3. Разрешимость краевой задачи II

Рассмотрим краевую задачу II: найти функцию и(ж,*), являющуюся в цилиндре « решением уравнения (1) и такую, что для нее выполняются начальные условия (2) и условие (4) .

Доказательство разрешимости краевой задачи II проведем без перехода к нагруженному уравнению [7] вида (9) с краевыми условиями (10).

Введем обозначение

«1 = шах / / К°(ж,у,£) ^¿у. (23)

*е[о,т7

2

К

г о

Теорема 2. Пусть выполняются условия

п

Ь* (ж) = Ь* (ж), а ^ £ < Е Ь1' (ж)6< в X , а, в > 0,6 € Кп, (24)

¿=1 2,'=1 2=1

кроме того,

ь{х,г) е с1^), №{х) = 1,...,п),

-6(ж, >Ъ0> 0 при (ж, £) € (5, еС3(ПхПх [0,Т]),

/ 2 ^ (25) 1 - > 0, 2 - 62 - ¿2/3 > о при 62 € 0, -— „

V 1 + в,

ио(ж) € Ж°2(О) п ^ 1(О), И1(ж) € ^ 1(О), /(ж,*) € ¿2(«)-

Тогда краевая задача II имеет решение и(ж, принадлежащее пространству V, и это решение единственно.

Доказательство. Для получения априорной оценки умножим уравнение

(I), записанное в переменных х и т, на функцию ит + — Дит и результат проинтегрируем по области О и по переменной т в пределах от 0 до Таким образом, преобразуем равенство

• (ит + 2Итт — в,х(Л,т = J ! /(ж, т) • + 2Итт — ¿ж¿т.

о о о о

Интегрируя по частям, с учетом краевых условий (2) придем к равенству вида

(II), в котором Ф1 = 0, т. е. к равенству вида

— J X, £) ¿X +

2 1 т о о о

п1

¿ж^т

+ (Аит)2 + ^тт?

г=1

+ j ! Их.тИтV — J ! Ь*Их3 ИтV ¿ЙХ^т

г=1о г о г

+ — У Ь1-' (х)иХ{ (ж, Ь)иХ1 (ж, £) ¿ж — — У Ь(х, ¿)и2(ж, £) с1х + — J J Ьти2 в,хв,т

4

- 2 X/ У У иттиттЩ г1Бхг1т + У У ЬииХ{ТЩ г1Бхг1т

»=1 о г »=1 о г

п г г

+ — 'УЗ У + У У с!,Хс1,Т + У У Аит йжйт

»=1 п о п о п

п г п п г

— УЗ У У ЬХ{ииХ{Т (1хс1т — 3 У 1)их. (ж, ¿) С?Ж + ^ УЗ У У Ьт11х.с1,хс1,т

г г

- / / &у иЖз.иттг/г с^йт - - / / Ъгзихлтих,т<1х<1т

ог

оп

г

+ — У Ь1-' (х)иХ1 (ж, 1)их^(х, Ь) йхйт + — У У [бтгшт + Ьг/,2] ¿жв,т

1

1

оп 1

— / Ь(х, £)и(ж, ¿)и4(ж, £) ¿ж = — / и1(ж)с?ж + — / Ь1-1 (х)щХ1 (ж)иож - (ж) ¿ж

2

2

~~ 2 У Кх^)ио(х) <¿£ + 53 У

О »=1 о

2

¿х

1 Г 1 г

— / Ых, 0)ио(ж)их(ж) ¿ж Н— / Ь4 (х)щх (х)и1Х. (х) ¿х

2 1 2 1

+ .1 .1 ^ ' (пт — Апт) ¿х^т. (26)

оп

Получение априорных оценок вполне аналогично получению априорных оценок при доказательстве теоремы 1, достаточно лишь показать оценки следующих граничных интегралов:

п г г

53 / / Пх.тПтV» ¿Бхйт,

ог

ог

Ъ»Пх3ПтV» ¿Бх^, ^3 53 / / Ъппх*тV» ¿Бхйт,

Пх тПттV» ¿Бх^т,

ог

Ъ» Пх,- Птт V ¿Бх^.

(27)

ог

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

ог

Докажем оценки для третьего и пятого интегралов в (27). Преобразуем третий интеграл:

Е

»=1

Пх тПттV» ¿Бх^ — —

дпт-дv

-ит <1Бхс1т

ог

ог " дщ

щ йБх — [^г-иг йБх. дv / дv

г

г

г

г

г

г

78

Н. С. Попов

Используя краевые условия (4) в первом интеграле правой части (28), имеем

дит, д^

-ит ¿Бт(1т =

ог

! (К (ж,у,т )итт (у,т )

о г о

+ 2Кт(ж, у, т)Ит (у, т) + Ктт(ж, у, т)и(у, т)) ¿у

ит ¿йХ^т, (29)

откуда, используя неравенства Юнга, получим

ог

дит, д^

+ ■

< - у j ит ¿Бх(1т ог

о г о

J К (ж, у,т )Итт (у, т ) ¿у + 2J Кт (ж, у,т )Ит (у, т) ¿у

^¿т. (30)

+ 1 Ктт (ж, у, т )и(у,т) ¿у о

Первое слагаемое в (30) оценим с помощью интегрального неравенства

J и2 (ж, т) < 52 ^^ J иХ;т (ж, т) ¿ж + С и2 (ж,т) ¿ж. (31) "=1 о

2=1;

Имеем

1 4 5 П 4 С 5 *

° (1БХ(],Т < / / + 2

2 ' ' Мт ог

2= 1

2

и2 ¿ж^т. (32)

оо

оо

Для оценки второго слагаемого в (30) воспользуемся неравенствами Юнга, Гель-дера, а также неравенством (а + 2Ь + с)2 < 3(а° + 4Ь2 + с2):

о г о

У К (ж, у, т )итт (у, т) ¿у + 2^1 Кт (ж, у, т )ит (у, т) ¿у

о

+ 1 Ктт (ж, у, т )и(у, т) ¿у

<

(у,т) ¿у / К2(ж,у,т) ¿у

о г о

+ 2 / и2(у, т) ¿у / К2(ж,у,т) ¿у

+ / и2(у, т) ¿у / К°2т(ж,у,т) ¿у

<

4 4

У У I и2тт(у,т)<1,у I К2(х,у,т)<1,у + А ! У У и2т(у,т)(1,у У К2{х,у,т)<1,у

о г о

ого

4

4

4

4

4

1

2

4

4

1

2

2

и

2

2

2

2

3

У u2(y,r) dy ■ j Krr(x,y,r) dy

+ 1 U о

dSXdr

< 4Qi / / u2T(y, т) dydr + Ci

0 о

u2(y,r) dydr + / / u2 dydr

L о о

о о

(33)

где Ci — наибольшее значение Kt2(x,y,t), Kt2t(x, y, t) по области Г x О x (0,T). Второе слагаемое в правой части равенства (28) оценивается аналогично:

f dut

dv

ut dSX

< ¿2^ У uXit dx + C(¿2) У

i=1 о о

У u2(y,r) dy + f u2 dy

u2 dx

+ Ci

оо Рассмотрим пятый интеграл в (27). Имеем t t

uIj utt V dSxdr = — У У uIj t ut V dSxdr о г о г

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

(34)

+ У uIj utVî dSx — j uoj uiVî dSx. (35)

гг

Для первого интеграла в правой части равенства (35) аналогично оценке интеграла (28) получим

uXjTutV dSxdr

о г

< в

ог

duT dv

dSXdr

= в

о г о

|uT | dSxdr

в

У(K(x, y,r)ut(y, r) + Kt(x, y, r)u(y, r)) dy t

dr + ^y У У K(x,y,T)uT(y,r)dy о г о

/ 2 ¿в n t f' Кт(х, y, т)и(у, т) dy dSxdr </ / u2.TdxdT

u2 dSxdr +

ог

+

2

u2 dxdr + C2

оо

t t

u2(y,r) dydr + J У u2 dydr о о о о

(36)

где С2 — наибольшее значение К2(ж,у,*), К2(ж,у,*) по области Г х О х (0,Т). Как и выше, при выполнении условий (24)

основная априорная оценка будет определяться положительной постоянной К3 в правой части, определяемой лишь функциями Ь(ж,*), числами Т, а, в, Ьо, а также областью О. Имеем

|u||v < КэУ/||L2(q).

(37)

t

t

t

t

t

u

т

t

t

Единственность решений краевой задачи II в пространстве V очевидна из априорной оценки (37). Теорема полностью доказана.

Замечание. В теоремах 1 и 2 от условий -b(x, t) > b0 > 0 можно отказаться, но тогда, как и выше, при получении априорных оценок возникнут условия малости на функцию b(x, t) и их производные.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кожанов А. И. О разрешимости некоторых пространственно нелокальных краевых задач для линейных гиперболических уравнений второго порядка // Докл. АН. 2009. Т. 427, № 6. С. 747-749.

2. Кожанов А. И. О разрешимости краевых задач с нелокальным условием Бицадзе — Самарского для линейных гиперболических уравнений // Докл. АН. 2010. Т. 432, № 6. С. 738-740.

3. Lazetic N. On classical solutions of mixed boundary problems for one-dimensional parabolic equation of second order // Publ. l'Inst. Math., Nouv. Ser. 2000. V. 67. P. 53-75.

4. Кожанов А. И., Пулькина Л. С. О разрешимости краевых задач с нелокальным граничным условием интегрального вида для многомерных гиперболических уравнений // Дифференц. уравнения. 2006. Т. 42, № 9. С. 1166-1179.

5. Попов Н. С. О разрешимости краевых задач для многомерных псевдопараболических уравнений с нелокальным граничным условием интегрального вида // Мат. заметки ЯГУ. 2012. Т. 19, № 1. С. 82-95.

6. Kozhanov A. I. Composite type equations and inverse problems. Utrecht: VSP, 1999.

7. Нахушев А. М. Задачи со смещением для уравнений в частных производных. М.: Наука, 2006.

8. Якубов С. Я. Линейные дифференциально-операторные уравнения и их приложения. Баку: Элм, 1985.

9. Треногин В. А. Функциональный анализ. М.: Наука, 1980.

Статья поступила 18 июня 2014 г. Попов Николай Сергеевич

Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова, Институт математики и информатики, ул. Кулаковского, 48, Якутск 677000 [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.