Научная статья на тему 'ОДИН МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРЕШИМОСТИ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ НЕЯВНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ'

ОДИН МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРЕШИМОСТИ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ НЕЯВНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
36
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕЯВНОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ / ЛИНЕЙНЫЕ КРАЕВЫЕ УСЛОВИЯ / СУЩЕСТВОВАНИЕ РЕШЕНИЙ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ / НАКРЫВАЮЩЕЕ ОТОБРАЖЕНИЕ МЕТРИЧЕСКИХ ПРОСТРАНСТВ

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Мерчела Вассим

В статье рассматривается краевая задача с линейными краевыми условиями общего вида для скалярного дифференциального уравнения f (t, xt , x (t))=y (t) , не разрешенного относительно производной x искомой функции. Предполагается, что функция f удовлетворяет условиям Каратеодори, функция y является измеримой. Предлагаемый метод исследования такой краевой задачи основан на результатах об операторном уравнении с отображением, действующим из метрического пространства в множество с расстоянием (это расстояние удовлетворяет только одной аксиоме метрики: оно равно нулю тогда и только тогда, когда элементы совпадают). В терминах множества накрывания функции f(t, x1 , ·): R→R и множества липшицевости функции f(t, ·, x2 ): R →R получены условия существования решений и условия устойчивости решений к возмущению функции f , порождающей дифференциальное уравнение, а также к возмущениям правых частей краевой задачи: функции y и значения краевого условия.

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.

ONE METHOD FOR INVESTIGATING THE SOLVABILITY OF BOUNDARY VALUE PROBLEMS FOR AN IMPLICIT DIFFERENTIAL EQUATION

The article concernes a boundary value problem with linear boundary conditions of general form for the scalar differential equation f (t, xt , x (t))=y (t) , not resolved with respect to the derivative x of the required function. It is assumed that the function f satisfies the Caratheodory conditions, and the function y is measurable. The method proposed for studying such a boundary value problem is based on the results about operator equation with a mapping acting from a metric space to a set with distance (this distance satisfies only one axiom of a metric: it is equal to zero if and only if the elements coincide). In terms of the covering set of the function f(t , x1 , ·): R→R and the Lipschitz set of the function f(t , ·, x2 ): R →R , conditions for the existence of solutions and their stability to perturbations of the function f generating the differential equation, as well as to perturbations of the right-hand sides of the boundary value problem: the function y and the value of the boundary condition, are obtained.

Текст научной работы на тему «ОДИН МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРЕШИМОСТИ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ НЕЯВНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ»

Том 26, № 136

2021

© Мерчела В., 2021

DOI 10.20310/2686-9667-2021-26-136-404-413 УДК 517.988.6, 517.922

м9

OPEN fil ACCESS

Один метод исследования разрешимости краевых задач для неявного дифференциального уравнения

Вассим МЕРЧЕЛА12

1 ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет имени Г. Р. Державина» 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Интернациональная, 33 2 ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет» 199034, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, Университетская набережная, 7/9

Аннотация. В статье рассматривается краевая задача с линейными краевыми условиями общего вида для скалярного дифференциального уравнения

/ (1,х(1),Х(1)) = у(Ь),

не разрешенного относительно производной Х искомой функции. Предполагается, что функция / удовлетворяет условиям Каратеодори, функция у является измеримой. Предлагаемый метод исследования такой краевой задачи основан на результатах об операторном уравнении с отображением, действующим из метрического пространства в множество с расстоянием (это расстояние удовлетворяет только одной аксиоме метрики: оно равно нулю тогда и только тогда, когда элементы совпадают). В терминах множества накрыва-ния функции /(Ь,х1, •) : К ^ К и множества липшицевости функции /(Ь, •,Х2) : К ^ К получены условия существования решений и условия устойчивости решений к возмущению функции /, порождающей дифференциальное уравнение, а также к возмущениям правых частей краевой задачи: функции у и значения краевого условия.

Ключевые слова: неявное дифференциальное уравнение, линейные краевые условия, существование решений краевой задачи, накрывающее отображение метрических пространств

Благодарности: Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, соглашение № 075-15-2019-1619.

Для цитирования: Мерчела В. Один метод исследования разрешимости краевых задач для неявного дифференциального уравнения // Вестник российских университетов. Математика. 2021. Т. 26. № 136. С. 404-413. БО! 10.20310/2686-9667-2021-26-136-404-413.

© W. Merchela, 2021

DOI 10.20310/2686-9667-2021-26-136-404-413

One method for investigating the solvability of boundary value problems for an implicit differential equation

Wassim MERCHELA12

1 Derzhavin Tambov State University 33 Internatsionalnaya St., Tambov 392000, Russian Federation 2 St. Petersburg University 7/9 Universitetskaya nab., St. Petersburg 1990342, Russian Federation

Abstract. The article concernes a boundary value problem with linear boundary conditions of general form for the scalar differential equation

f (t,x(t),x(t)) = y(t),

not resolved with respect to the derivative X of the required function. It is assumed that the function f satisfies the Caratheodory conditions, and the function y is measurable. The method proposed for studying such a boundary value problem is based on the results about operator equation with a mapping acting from a metric space to a set with distance (this distance satisfies only one axiom of a metric: it is equal to zero if and only if the elements coincide). In terms of the covering set of the function f (t,x1, •) : R ^ R and the Lipschitz set of the function f (t, •,x2) : R ^ R, conditions for the existence of solutions and their stability to perturbations of the function f generating the differential equation, as well as to perturbations of the right-hand sides of the boundary value problem: the function y and the value of the boundary condition, are obtained.

Keywords: implicit differential equation, linear boundary conditions, existence of solutions to a boundary value problem, covering mapping of metric spaces

Acknowledgements: The work is supported by Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, agreement № 075-15-2019-1619.

Mathematics Subject Classification: 34A09, 34B15, 47J05, 47N20.

For citation: Merchela W. Odin metod issledovaniya razreshimosti krayevykh zadach dlya neyavnogo differentsial'nogo uravneniya [One method for investigating the solvability of boundary value problems for an implicit differential equation]. Vestnik rossiyskikh universitetov. Matematika - Russian Universities Reports. Mathematics, 2021, vol. 26, no. 136, pp. 404-413. DOI 10.20310/2686-9667-2021-26-136-404-413. (In Russian, Abstr. in Engl.)

Введение

В настоящей работе предлагаются достаточные условия существования и непрерывной зависимости от параметров решений краевой задачи для скалярного дифференциального уравнения, не разрешенного относительно производной искомой абсолютно непрерывной функции (неявного ДУ). Предлагаемые утверждения основаны на результатах [1-3] об операторных уравнениях с отображениями, действующими из метрического пространства в пространство с расстоянием (удовлетворяющим только одной из трех аксиом метрики: нулевое расстояние между элементами означает их совпадение) и обладающими некоторым аналогом свойства накрывания. Идея исследования неявных ДУ методами теории накрывающих отображений метрических пространств была предложена в [4,5]. На основании результатов о липшицевых возмущениях накрывающих отображений и о точках совпадения накрывающего и липшицева отображений в этих работах рассмотрена задача Коши, для которой были получены условия разрешимости, продолжаемости решений, оценки решений, условия непрерывной зависимости решений от параметров. Аналогичными методами, использующими результаты о векторных накрывающих отображениях, действующих в произведениях метрических пространств, в работах [6,7] были исследованы вопросы разрешимости краевых задач для неявных ДУ.

В настоящей работе благодаря применению более общих результатов об операторных уравнениях (в которых ослаблены и требования к расстоянию, и к свойствам отображений) получены утверждения о более широком классе краевых задач.

Статья содержит два раздела. В разделе 1. сформулированы необходимые определения свойств отображений, действующих из метрического пространства в пространство с расстоянием, и сформулированы два утверждения о существовании решений операторного уравнения и непрерывной зависимости множества его решений от порождающих это уравнение отображений. В разделе 2. показано, как краевая задача для неявного ДУ приводится к интегральному уравнению, которое может быть исследовано на основании результатов раздела 1. В результате формулируются теорема существования и теорема о непрерывной зависимости от параметров решений рассматриваемых краевых задач.

1. Операторное уравнение

Будем обозначать К+ = [0, = [0, и полагать для любого г € выпол-

ненными «естественные» соотношения: г < + г = + =

Пусть задано метрическое пространство X с метрикой р : X х X ^ К+ (о метриках, которые могут принимать бесконечное значение см. [8]), и пусть задано непустое множество У, на котором определено расстояние й : У х У ^ К+, удовлетворяющее условию ¿(у, г) = 0 ^ у = г, у, г € У. Сходимость уг ^ у последовательности {уг} в пространстве (У, ¿) будем определять соотношением ¿(у, у г) ^ 0. Важно заметить, что в пространстве с расстоянием предел последовательности не обязан быть единственным, а сходимости й(у,уг) ^ 0 и ¿(уг, у) ^ 0 не равносильны (более подробно о сходимости относительно расстояния, не являющегося метрикой, и о свойствах пространства (У, ¿) см., например, [9,10]).

Рассмотрим уравнение

Р (х,х) = у (1.1)

относительно х € X, где отображение Р : X х X ^ У и элемент у € У считаем из-

вестными. Отметим, что в этом уравнении наличие двух аргументов у отображения Р, принимающих равные значения х, формально лишено смысла, достаточно определить отображение С : X ^ У формулой С(х) := Р(х,х) при х € X. Но в дальнейшем будут предполагаться выполненными разные условия на Р по этим аргументам. Как отображение первого аргумента отображение Р будет обладать «хорошим» свойством накры-вания, а по второму аргументу Р будет испытывать возмущения. В следующем разделе будет показано, что краевая задача для неявного ДУ может быть сведена к операторному уравнению именно такого вида. Что касается отображения С, то оно также будет использоваться в формулируемых ниже условиях разрешимости уравнения (1.1).

Определение 1.1 (см. [1]). Пусть заданы числа а > 0, в ^ 0, множество и С X и отображение / : X ^ У. Следующие множества

Соуа[/; и] := {(х, у) € X х У | Зм € и f (и) = у, р(м,х) < а-1<^(у, f (х)), р(м,х) < го},

[/; и]:= {(х,у) € X х У | Ум € и /(и) = у ^ ¿(у,/(х)) < вр(и,х)}, С1[/; и] := {(х, у) € X х У | У(х„} С и х„ ^ х, /(хга) ^ у ^ /(х) = у}

будем называть, соответственно, множеством а -накрывания, множеством в -липшице-вости и множеством замкнутости отображения / относительно и.

Отметим, что отображение / обладает «классическим» свойством [11] а -накрывания (или в-липшицевости, или замкнутости) тогда и только тогда, когда Соуа[/; X] = X х У (соответственно Ыр^[/; X] = X х У, или С1[/; X] = X х У).

Теорема 1.1 (теорема 2.1 [1]). Пусть метрическое пространство X является полным, х0 € X, а > в > 0 и Я := (а — в)-1^(Х, Р(хо,хо)) < +го. Предположим, что для любого х € и := {х € X | р(х,х0) < Я} выполнены включения

(х,Х) € Соу„[Р(■,х); X], (х,Х) € Ырв[Р(х, ■); и], (х,у) € С1[С; и].

Тогда во множестве и существует решение уравнения (1.1).

Теперь рассмотрим вопрос об устойчивости решений уравнения (1.1) к изменениям отображения Р и правой части у.

Предположим, что известно решение X € X уравнения (1.1). Пусть при каждом п € N заданы отображение Рп: X х X ^ У и элемент уп € У. Рассмотрим уравнение

Рп(х,х) = У„. (1.2)

Сформулируем условия сходимости решений уравнения (1.2) при п ^ го к решению X уравнения (1.1). Для каждого п € N определим отображение Сп : X ^ У формулой Сп(х):= Рп(х,х), х € X.

Теорема 1.2 (теорема 1.1 [3]). Пусть метрическое пространство X является полным, при каждом п € N заданы числа 0 < вп < ап. Положим

Гп := -¿(Хп, Сп(ж)), ип := {х € X | р(х,Х) < Гп}.

а п - вп

Пусть для каждого п € N при любом х € ип выполнено

(х,Жп) € Соуа„[Рп(-,х); X, (х,Жп) € Ырвп [Рп(х, ■); ип , (х,Хп) € С1 [Сп; .

Если гп ^ 0 при п ^ го, то для любого п € N уравнение (1.2) разрешимо и существует, такое его решение хп € X, что при п ^ го имеет место сходимость х>п ^ х в X.

2. Краевая задача для неявного ДУ

В этом разделе предлагается исследование неявного ДУ с краевыми условиями достаточно общего вида. Исследование основано на представлении рассматриваемой краевой задачи в виде интегрального уравнения с отображением, действующим из полного метрического пространства суммируемых (по Лебегу) функций в пространство измеримых функций, которое мы наделяем расстоянием. К такому интегральному уравнению удается применить теоремы 1.1, 1.2.

Определим вначале функциональные пространства, используемые в данном исследовании. Элементами всех рассматриваемых ниже пространств будут функции, определенные на отрезке [0,т], т > 0, и имеющие значения в R.

Обозначим через S — пространство измеримых (по Лебегу) функций u : [0,т] ^ R. Определим в S расстояние следующим образом. Пусть задана функция двух аргументов в : R х R ^ R+, являющаяся суперпозиционно измеримой, т.е. G S для любых

Zi,Z2 G S (это предположение выполнено, например, если функция в непрерывна по каждому аргументу; более общие условия суперпозиционной измеримости см. в [12,13]). Пусть также выполнено

Условие 2.1. При любом фиксированном z G R функция в(-, z) : R ^ R+ непрерывна в точке z, справедливо равенство e(z, z) = 0 и

VS > 0 37 = y(z, S) > 0 Vu G R |u - z| > S ^ в(и, z) > 7.

Зададим расстояние dв : S х S ^ R+ соотношением

Vu, z G S dв(u,z) = vrai sup e(u(t), z(t)), (2.1)

te[o,r ]

а соответствующее пространство (S, dв) будем обозначать через Se.

Примером функции, удовлетворяющей условию 2.1, является e0(z1,z2) = |z1 — z2|. Соответствующее этой функции расстояние dво : S х S ^ R+ является метрикой в S. Будем обозначать р = d в° , а пространство измеримых функций с такой метрикой — через Se° = (S, р). Заметим, что метрическое пространство Se° является полным.

В пространстве S измеримых функций выделим подпространство L суммируемых функций и пространство Lœ существенно ограниченных функций. Пространство L с определенным формулой (2.1) расстоянием dв обозначим Le. Отображение р = de° является метрикой в L, соответствующее метрическое пространство Le° является полным. Обозначим AC — пространство абсолютно непрерывных функций x : [0, т] ^ R, имеющих п. в. на [0, т] производную X G L.

Пусть заданы измеримая функция у : [0, т] ^ R и функция f : R+ х R х R ^ R, измеримая по первому аргументу и непрерывная по совокупности второго и третьего аргументов. Рассмотрим неявное ДУ

f (t,x(t),x(t)) = y(t), t G [0, т]. (2.2)

Получим условия существования решения x G AC этого уравнения, удовлетворяющего краевому условию

Lx := Àx(0)+/ A(s)X(s)ds = A. (2.3)

0

Здесь Л, А € К, Л € Рассматриваемое краевое условие является линейным условием общего вида, поскольку любой линейный непрерывный функционал, определенный на пространстве АС, ||х||АС = |х(0)| + ||х||Ь, = /0 представим в виде £ с

единственными Л € К и Л € (см. [14, § 2.1]).

Покажем, что краевая задача (2.2), (2.3) может быть записана в виде эквивалентного интегрального уравнения, которое можно рассматривать как операторное уравнение (1.1) с отображением Р, действующим из в . Таким образом, к исследованию краевой задачи (2.2), (2.3) применимы теоремы 1.1, 1.2, что позволит сформулировать условия ее разрешимости.

Пусть функция Л не нулевая (иначе краевое условие превратится в начальное). Рассмотрим две возможные ситуации: Л = 0 и Л = 0, в каждой из которых для редукции к интегральному уравнению воспользуемся Ш -подстановкой заменой переменных, определяемой Н. В. Азбелевым (подробнее см. [14, с. 53]).

I. Пусть Л = 0. Определим «модельное» дифференциальное уравнение

(£х)(г):= х(г) = г € [0, т]. (2.4)

Для любой функции v € Ь и любого числа А краевая задача с условием (2.3) для уравнения (2.4) однозначно разрешима, ее решение записывается в виде

х(г) = А — Г ^v(s)ds + Г v(s)ds. (2.5)

Л ]о Л ]о

Подставляя соотношение (2.5) в уравнение (2.2), получим интегральное уравнение

/(г, А — IТ Лтv(s)ds + /* v(s)ds, v(г)) = Х(г). (2.6)

Для существования решения х € АС краевой задачи (2.2), (2.3) необходимо и достаточно, чтобы существовало решение v € Ь уравнения (2.6). При этом формула (2.5) позволяет выразить решение х € АС задачи (2.2), (2.3) через решение v € Ь уравнения (2.6). Определим функции

А

£(М,и) = /(г, А + v,u); (2.7)

, ч (1 — лы/л при 0 < в < г < т, , ,

К(г,з)=^ , 1 < < < ' (2.8)

1 ; | —Л(в)/Л при 0 < г < в < т, v 7

используя которые представим интегральное уравнение (2.6) в виде

£ (г, [ к(г,в) v(s)ds, v(г)) = х(г), г € [0, т]. (2.9)

Полученное уравнение (2.9) — это уравнение (1.1), в котором отображение Р : ^ определено формулой Р(м^)(г) = £ (г, /0тК(г, в) v(s)ds, v(г)), € , и если это отображение удовлетворяет предположениям теоремы 1.1, то исследуемая краевая задача окажется разрешимой. Соответствующее утверждение будет приведено ниже после рассмотрения второй ситуации.

о

II. Пусть А = 0, т. е. краевое условие (2.3) теперь принимает вид

£ж := [ = А, (2.10)

ио

где А Е К, Л Е В этом случае уравнение (2.4) нельзя выбрать в качестве «модельного», так как для него краевая задача с условием (2.10) не является однозначно разрешимой. В данном случае рассмотрим следующее «модельное» дифференциальное уравнение:

(£ж)(г):= ¿(г) - Л(г)х(г) = и(£), г Е [0, т]. (2.11)

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

Задача (2.11), (2.10) для каждого набора правых частей v Е Ь, А Е К, однозначно разрешима, ее решением является функция

¿(г) = АМг) г тммм v(s)ds гм^ДМ + г 'ж v(s)ds

¿(г) = Д(0) Л Д(0) Л м(8)Д(0)+ У0 м(в)^^

где м(г) = ехр(у Д(г) = ^ Л(^)2Мг Е [0,т], причем Д(0) = 0,

поскольку Л(г) ф 0 и М(г) > 0 на [0,т]. После подстановки приведенной формулы в уравнение (2.2) получим эквивалентное рассматриваемой краевой задаче интегральное уравнение (2.9), где

= / ^АМ^ + АЛДМг) + Л(г)х). (2.12)

1 - М 1<)Л(,) - МДДД при 0 <. < г < т,

К(г , , Д(0) м(8)Д(0) 1 < < < • (213)

= < м(г)Л(.) ММД(.) 0< г< < (2Л3)

при 0 < г < 8 < т.

Д(0) M (s)A(0)

Итак, и в случае А = 0, ив случае А = 0 краевая задача (2.2), (2.3) записывается в виде интегрального уравнения (2.9). В первом случае в этом уравнении функции f, K определяются соотношениями (2.7), (2.8), во втором — соотношениями (2.12), (2.13).

Для формулировки утверждения о разрешимости краевой задачи (2.2), (2.3) (а фактически, о разрешимости полученного интегрального уравнения) введем следующие дополнительные обозначения.

Определим пространства R0 := (R, #) и R00 := (R, #0), первое из которых — это вещественная прямая с «нестандартным» расстоянием 0(ri,r2) между числами ri,r2 Е R, а второе — это вещественная прямая с «обычной» метрикой |r1 — r2|, r1,r2 Е R.

Для любого v Е L обозначим (Kv)(t) = fjK(t, s)v(s)ds. Далее, положим

k0 = vrai sup / |K(t, s)|ds.

ie[o,r ] Jo

Отметим, что в силу определения функции K формулами (2.12) или (2.13), функция K существенно ограничена, следовательно, значение k0 конечно. Для любого v Е L определим функции g[v] : [0, т] х R00 ^ R0 и h[v] : [0,т] х R00 ^ R0 соотношениями

Vt Е [0, т] Vu Е R g[v](t,u) = f(t,u,v(t)),

Vt Е [0,т] Vu Е R h[v](t,u) = f(t, / K(t,s)v(s)ds,u).

0

Теорема 2.1. Пусть существует функция v0 G L такая, что

R0:= vrai sup0(y(t), f(t, u0(t), v0(t))) < го, где u0(t):= (Kv0)(t). te[o,r ]

Пусть заданы a > 0, a G (0,a). Положим R = R0/a и определим многозначные отображения П,S : [0,т] ^ R соотношениями

Vt G [0, т] fi(t):=Mt) - k0R,U0(t)+k)R], S(t):=Mt) - R,v0(t) + R].

Пусть при любом v G L, таком, что v(t) G S(t) при п.в. t G [0,т], выполнены включения

(v(t),y(t)) G Cov«[g[v](t,.);R], ((Kv)(t),y(t)) G Lipe[h[v](t,-);H(t)], t G [0,т],

где в := (a — a)/k0. Тогда существует решение x G AC краевой задачи (2.2), (2.3) такое, что (Lx)(t) G S(t) при п.в. t G [0,т].

Доказательство этого утверждения состоит в проверке для интегрального уравнения (2.9) условий теоремы 1.1.

Аналогично, из теоремы 1.2 в качестве следствия выводятся условия устойчивости решения краевой задачи (2.2), (2.3) к возмущениям правых частей у G S0, A G R0 и функции f, определяющей дифференциальное уравнение.

Пусть при каждом n G N заданы: функция fn : R+ x R x R ^ R, являющаяся измеримой по первому аргументу и непрерывной по совокупности второго и третьего аргументов, измеримая функция yn : R+ ^ R и число An. Для уравнения

f(t,x(t), x(t)) = y„(t), t > 0, (2.14)

рассмотрим краевую задачу с условием

Lx := Ax(0) + I A(s);r(s)ds = An. (2.15)

0

Здесь A, An G R, Л G Lœ. Пусть задано решение У задачи (2.2), (2.3). Сформулируем достаточные условия существования при любом n G N решения Уп задачи (2.14), (2.15) такого, что последовательность {Уп} некоторым образом сходится к у.

Чтобы представить краевую задачу (2.14), (2.15) в виде эквивалентного интегрального уравнения, определим функцию fn соотношениями

A

fn(t, x, v) = fn(t, -A + x, v), если A = 0,

, / AnM(t) A^(t)M(t) . . . . л „

fn(t,x,v) = fn(t, д(0))+ x, v + П/^()0) ()+Л(t)x), если A = 0.

В этих обозначениях краевая задача (2.14), (2.15) относительно функции v = x G L эквивалентна интегральному уравнению

fn(t, f K(t,s) v(s)ds, v(t)) = yn(t).

0

Применим к этому уравнению теорему 1.1.

Для любого v G L определим функции g[n] : [0,т] x R00 ^ R0, Ь[П] : [0,т] x R00 ^ R0 соотношениями

Vt G [0, т] Vu G R g[n](t,u) = fra(t,u,v(t)), Vt G [0, т] Vu G R hn](t,u) = fra(t, (Kv)(t),u).

Теорема 2.2. Пусть задано решение X G AC краевой задачи (2.2), (2.3). Обозначим X(t) := (LX)(t), X(t) := (KX)(t), t G [0,т]. Предположим, что при каждом n G N существует такое an > 0, что при n ^ œ имеет место сходимость

Rn := —vrai sup 6>(Xn(t), fn(t, X(t), X(t))) ^ 0.

^n ie[o,r]

Определим многозначные отображения Qn, Sn : [0,t] ^ R, n G N, соотношениями

Vt G [0, т] ^n(t) := [X(t) - koRn, X(t) + koRn], Sn(t) := [X(t) - Rn, X(t) + Rn].

Пусть для всех n G N существует an > an такое, что для любой функции v G L, если v(t) G Sn(t) при п.в. t G [0,т], то выполнены включения

(v(t),Xn(t)) G Covan [g[nV](t, ■); R], ((Kv)(t),Xn(t)) G Lipen [hH(t,-);fin(t)], t G [0,т],

где en := (an — an)/k0. Тогда для любого n G N существует решение Xn G AC краевой задачи (2.14), (2.15) такое, что последовательность {LXn} при n ^ œ сходится в пространстве L00 к функции X = LX.

References

[1] Е. С. Жуковский, В. Мерчела, "О накрывающих отображениях в обобщенных метрических пространствах в исследовании неявных дифференциальных уравнений", Уфимский математический журнал, 12:4 (2020), 42-55; англ. пер.:Е. S. Zhukovskiy, W. Merchela, "On covering mappings in generalized metric spaces in studying implicit differential equations", Ufa Mathematical Journal, 12:4 (2020), 41-54.

[2] С. Бенараб, Е. С. Жуковский, В. Мерчела, "Теоремы о возмущениях накрывающих отображений в пространствах с расстоянием и в пространствах с бинарным отношением", Тр. ИММ УрО РАН, 25, 2019, 52-63. [S. Benarab, Е. S. Zhukovskii, W. Merchela, "Theorems on perturbations of covering mappings in spaces with a distance and in spaces with a binary relation", Trudy Inst. Mat. i Mekh. UrO RAN, 25, 2019, 52-63 (In Russian) '.

[3] В. Мерчела, "Об устойчивости решений интегральных уравнений в классе измеримых функций", Вестник российских университетов. Математика, 26:133 (2021), 44-54. [W. Merchela, "On stability of solutions of integral equations in the class of measurable functions", Russian Universities Reports. Mathematics, 26:133 (2021), 44-54 (In Russian)].

[4] Е. Р. Аваков, А. В. Арутюнов, Е. С. Жуковский, "Накрывающие отображения и их приложения к дифференциальным уравнениям, не разрешенным относительно производной", Дифференциальные уравнения, 45:5 (2009), 613-634; англ. пер.:Е. R. Avakov, A. V. Arutyunov, Е. S. Zhukovskii, "Covering mappings and their applications to differential equations not solved with respect to the derivative", Differential Equations, 45:5 (2009), 627-649.

[5] А. В. Арутюнов, Е. С. Жуковский, С. Е. Жуковский, "О корректности дифференциальных уравнений, не разрешенных относительно производной", Дифференциальные уравнения, 47:11 (2011), 1523-1537; англ. пер.^^. Arutyunov, E. S. Zhukovskii, S.E. Zhukovskii, "On the well-posedness of differential equations unsolved for the derivative", Differential Equations, 47:11 (2011), 1541-1555.

[6] Е. С. Жуковский, Е.А. Плужникова, "Накрывающие отображения в произведении метрических пространств и краевые задачи для дифференциальных уравнений, не разрешенных относительно производной", Дифференциальные уравнения, 49:4 (2013), 439-455; англ. пер.:Е. S. Zhukovskii, Е. A. Pluzhnikova, "Covering Mappings in a Product of Metric Spaces and Boundary Value Problems for Differential Equations Unsolved for the Derivative", Differential Equations, 49:4 (2013), 420-436.

[7] Е. С. Жуковский, Е.А. Плужникова, "Теорема о накрывании оператора в произведении метрических пространств", Вестник Тамбовского университета. Серия: естественные и технические науки, 16:1 (2011), 70-72. [Е. S. Zhukovskii, Е. A. Pluzhnikova, "A theorem on operator covering in the product of metric spaces", Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences, 16:1 (2011), 70-72 (In Russian)].

[8] Д. Ю. Бураго, Ю. Д. Бураго, С. В. Иванов, Курс метрической геометрии, Институт компьютерных иссследований, Москва-Ижевск, 2004; англ. пер.:Б. Burago, Yu. Burago, S. Ivanov, A Course in Metric Geometry, Graduate Studies in Mathematics, 33, American Mathematical Society, Providence, Rhode Island, 2001.

[9] А.В. Арутюнов, А. В. Грешнов, " (qi,q2) -квазиметрические пространства. Накрывающие отображения и точки совпадения", Изв. РАН. Сер. матем., 82:2 (2018), 3-32; англ. пер.:А. V. Arutyunov, A. V. Greshnov, " (q1, q2) -quasimetric spaces. Covering mappings and coincidence points", Izv. Math., 82:2 (2018), 245-272.

[10] Е. С. Жуковский, "Неподвижные точки сжимающих отображений f -квазиметрических пространств", Сибирский математический журнал, 59:6 (2018), 1338-1350; англ. пер.:Е. S. Zhukovskiy, "The fixed points of contractions of f -quasimetric spaces", Siberian Mathematical Journal, 59:6 (2018), 1063—-1072.

[11] А.В. Арутюнов, "Накрывающие отображения в метрических пространствах и неподвижные точки", Доклады Академии наук, 416:2 (2007), 151-155. [А. V. Arutyunov, "Covering mappings in metric spaces and fixed points", Proceedings of the Russian Academy of Sciences, 416:2 (2007), 151-155 (In Russian)].

[12] И.В. Шрагин, "Суперпозиционная измеримость при обобщенных условиях Каратеодори", Вестник Тамбовского университета. Серия: естественные и технические науки, 19:2 (2014), 476-478. [I. V. Shragin, "Superpositional measurability under generalized Caratheodory conditions", Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences, 19:2 (2014), 476-478 (In Russian)].

[13] И.Д. Серова, "Суперпозиционная измеримость многозначной функции при обобщенных условиях Каратеодори", Вестник российских университетов. Математика, 26:135 (2021), 305-314. [ID. Serova, "Superpositional measurability of a multivalued function under generalized Caratheodory conditions", Russian Universities Reports. Mathematics, 26:135 (2021), 305-314 (In Russian)].

[14] Н.В. Азбелев, В. П. Максимов, Л. Ф. Рахматуллина, Введение в теорию функционально-дифференциальных уравнений, Наука, М., 1991. [N. V. Azbelev, V. P. Maksimov, L.F. Rakhmatullina, Introduction to the theory of functional differential equations, Nauka Publ., Moscow, 1991 (In Russian)].

Информация об авторе

Мерчела Вассим, аспирант, кафедра функционального анализа. Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина, г. Тамбов; Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург. Российская Федерация. E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3702-0932

Information about the author

Wassim Merchela, Post-Graduate Student. Functional Analysis Department. Derzhavin Tambov State University, Tambov; St. Petersburg University, St. Petersburg, Russian Federation. E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3702-0932

Поступила в редакцию 29.09.2021 г. Поступила после рецензирования 15.11.2021 г. Принята к публикации 27.11.2021 г.

Received 29.09.2021 Reviewed 15.11.2021 Accepted for press 27.11.2021

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.