Научная статья на тему 'Применение метода Ритца к симметричным функционалам в теории дифракции'

Применение метода Ритца к симметричным функционалам в теории дифракции Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
140
69
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Дикарев Вадим Анатолиевич

Исследуется применимость метода Ритца для вычисления спектров несамосопряженных краевых задач, отвечающих распределенным системам с потерями. Установлено, что для симметричных функционалов метод Ритца в случае вещественных координатных функций можно свести к методу Галеркина. Приводятся необходимые сведения из функционального анализа. Формулируются и доказываются критерии сходимости и расходимости метода Ритца.

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.

Ritz method application for the symmetrical functionals in the diffraction theory

Application of Ritz method to a class of functionals which respond not self-conjugate problems is explored. Requirements at which such application is possible are specified. It is proved, under what requirements a problem on convergence of Ritz method it is possible to Galyorkina method. Measure of convergence and divergence of Ritz method are formulated and proved.

Текст научной работы на тему «Применение метода Ритца к симметричным функционалам в теории дифракции»

УДК519.21

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА РИТЦА К СИММЕТРИЧНЫМ ФУНКЦИОНАЛАМ В ТЕОРИИ ДИФРАКЦИИ

ДИКАРЕВ В.А.___________________

Исследуется применимость метода Ритца для вычисления спектров несамосопряженных краевых задач, отвечающих распределенным системам с потерями. Установлено, что для симметричных функционалов метод Ритца в случае вещественных координатных функций можно свести к методу Галеркина. Приводятся необходимые сведения из функционального анализа. Формулируются и доказываются критерии сходимости и расходимости метода Ритца.

1. Симметричные функционалы. Сведение метода Ритца к методу Галёркина

Функционал F(u, X) (вообще говоря, нелинейный по и), зависящий от комплексного параметра X, называется аналитическим в области G, если при любом фиксированном значении u F(u, X) есть аналитическая функция X, X є G

В дальнейшем рассматриваются симметричные функционалы, аналитически зависящие от параметра (спектральный параметр), определенные на линейных пространствах функций.

Функционал Ф(и, v;X) называется симметричным, если для любых u,v из его области определения Df[)

Ф(и, v; X) = Ф(у, u; X)

и Ф(и, v) билинеен (те. линеен по и ипоу).

Пусть Ф(и, v) - билинейный функционал, и є Н|, v є Н2, Hi и Н2 - гильбертовы пространства. Будем говорить, что функционал Ф(и, v) ограничен (в Hj и Н2), если существует с > 0, такое, что для любых и и v

8

|ф(ил)|<с||и||нГІМ|н2.

Здесь I • ||Нк (к = 1,2) - норма в пространстве Нк .

Всякому ограниченному билинейному функционалу ф , определенному на произвольном гильбертовом пространстве н - можно сопоставить определенный на всем н, ограниченный линейный оператор А, определив его посредством равенства

<t(u,v) = (Au,v)H,

верного для всех u,v из Н. Символ (•, -)н обозначает скалярное произведение в Н.

Целью работы является: исследование применимости метода Ритца к вычислению спектров несопряжённых краевых задач в теории дифракции; выяснение условий, при выполнении которых метод Ритца можно свести к методу Галёркина.

Задача работы состоит в выяснении условий, при выполнении которых метод Ритца применим. Приведены также условия, при выполнении которых метод Ритца может привести к неверным результатам.

Рассмотрим функционал F(u), заданный на линейном многообразии М. Возьмем его первую вариацию SF. Функция Uq є М называется стационарной функцией функционала F(u), если 5F(u0) = 0 при любой 5и0 є М. Пусть теперь задана некоторая краевая задача. Функционал F(u) называется стационарным для этой краевой задачи, если стационарные функции функционала совпадаютс решениями данной краевой задачи.

Пусть Ф(и,у;Х) -ограниченный симметричный функционал. Будем искать стационарную функцию и формы Ф(и, и,'к) методом Ритца. Приближение un для и ищем в виде

Un = Е СкФк k=l

РИ, 2010, № 3

где {фк)к=і - базис некоторого подпространства En с H. Для дальнейшего существенно предположение En = En. Последнее означает, что если f є En , то и f є En. Черта над функцией обозначает, как обычно, операцию комплексного сопряжения.

Как известно, метод Ритца требует, чтобы величина Ф(%,%; X) была стационарна при un є En . Приравнивая нулю вариацию 5Ф(% ,un ;X), получаем уравнение

бФ^,^;X) = Ф(%,5un;X) + Ф(5un,un;X) = 0 ,

где 5un - любая функция из En . Полагая здесь 5un = фк (k = 1, m) и учитывая симметрию функционала Ф(^у; X), имеем

Ф(%,Фк;X) = 0 .

Полученное равенство можно записать так:

(A(X)un,Фк) = 0; к = 1,...,m; un є En . (1)

Здесь {фк>т=1 - базис в En ; A(X) - оператор-функция, порождаемая функционалом Ф(^у;X). Из (1) следует, что функцию un можно получить, решая уравнение

A(X)u = 0 (2)

методом Г алёркина.

Таким образом, для симметричных функционалов метод Ритца с помощью указанной выше схемы можно свести к методу Галёркина.

2. Достаточные условия сходимости метода Ритца

Обоснуем один признак сходимости метода Ритца для симметричных функционалов. При этом будем использовать установленное в п.2 сведение метода Рит-ца к методу Г алёркина. Для формулировки признака введём некоторые обозначения и определения.

2.1. Класс изучаемых функционалов. Доказательство дискретности их спектров

Рассмотрим последовательность {En}”= конечномерных подпространств из H. Спектры уравнений (1), (2) обозначим, соответственно, через Qn и Q . (Спектром однородного уравнения, содержащего параметр X, называется множество значений X, при которых это уравнение имеет нетривиальные решения.) Спектром функционала будем называть спектр порождаемой им оператор-функции. Рассмотрим произвольный компакт К комплексной плоскости X, содержащий конечное число точек из Q. Будем говорить, что спектры Qn сходятся к спектру Q, если части спектров Qn IK сходятся, с учетом их кратности, к части спектра QIK .

Сформулируем теперь один критерий применимости метода Ритца к симметричным функционалам

РИ, 2010, № 3

Ф(^у; X). Допустим, что исследуемый функционал представим в виде

Ф(^ v;X) = Ф0 (u, v;X) + Ф1 (u, v; X), (3)

где функционалы Ф0 , Ф1 (а значит и Ф) ограничены на H и удовлетворяют следующим условиям:

1. Ф0^^; X) и Ф^^; X) - голоморфны по X в некоторой области G комплексной плоскости X.

2. При любом X є G оператор A^X), порождаемый функционалом Ф1 , компактен (вполне непрерывен). Т акие функционалы будем называть компактными.

3. Существует такое ct = ct(X) >0, что для любого

X є G

^0(u,u;X) >ст||u||H (4)

для всех u є H , І • І - норма в H.

4. Существует такое X0 є G, что оператор A(X0), порождаемый формой Ф^^; X0), обратим.

Покажем, что если функционал Ф^^; X) удовлетворяет условиям 1 -4, то его спектр дискретный в G, т.е. точки сгущения спектра могут лежать лишь на границе области G. Воспользуемся следующим предложением из [1, с.39].

Пусть T(X) - голоморфная в области G операторфункция, такая, что при любом X из G оператор T(X) компактен.

Тогда для всех точек X є G , за исключением, быть может, некоторых изолированных точек, число d(X) линейно-независимых решений уравнения

ф- Т^)ф = 0

имеет постоянное значение:

d(X) = n ;

в упомянутых изолированных точках d(X) > n .

В частности, если хотя бы в одной точке d(X) = 0 , то для всех X є G , за исключением, быть может, некоторых изолированных точек, оператор I - T(X) (I -единичный оператор) имеет ограниченный обратный.

Чтобы проверить с помощью этого предложения дискретность спектра функционала Ф^^; X), сопоставим функционалам Ф^^; X), Ф0^^; X), Ф^^; X) оператор-функции A(X), A0 (X), A1 (X) соответственно. Очевидно, что A(X) = A0 (X) + A1 (X).

Из условия 1 вытекает [2, с.459] голоморфность в G оператор-функций A(X), A0(X), A^X). Из условия 3 следует обратимость при всех Xє G оператора A0(X). Поэтому оператор-функцию A(X) можно представить в виде

9

A(X) = (I - T(X))Ao(X),

где T(X) = -A^X)A-1(X). В силу условия 2 при любом Хє G оператор T(X) компактен. Кроме того, оператор-функция T(X) голоморфна в G. Из цитированного предложения и условия 4 следует дискретность спектра оператора I - T(X), а значит, в силу обратимости в G оператор-функции A0(X) дискретность спектра функционала Ф(и, v; X).

2.2. Формулировка критерия. Доказательство дискретности спектров аппроксимативных уравнений Ритца

Последовательность конечномерных подпространств {En }”=i из H называется предельно плотной в H, если любой элемент f є H можно, при достаточно больших n, сколь угодно близко аппроксимировать соответствующими элементами un из En . Последнее означает, что

lim ||un - fn||H = 0 n —<ю

Предложение 1. Пусть функционал Ф(и^;X) удовлетворяет условиям 1-4 и {En}”=i - любая последовательность, предельно плотная в H, такая, что En = En. Тогда:

1) при достаточно больших n спектры Qn дискретны;

2) спектры Qn сходятся к спектру Q.

Т аким образом, если имеют место условия 1-4, то при вычислении спектра функционала Ф(и^; X) может быть использован метод Ритца.

Доказательство 1. Докажем первую часть сформулированного предложения. Пусть по-прежнему A(X) , Ao(X), A1(X) - оператор-функции, порождаемые функционалами ф , Фо, Ф1, и Xo - такая точка из G, что оператор A(Xo) обратим. Перепишем (4) в виде

|(Ao(X)u,u)| >ст| UH. (5)

Известно [3, с.114], что числовой образ линейного оператора является выпуклым множеством. (Числовым образом оператора A называется множество всех комплексных чисел, являющихся значениями квадратичной формы (Af,f) , где f принимает все значения из гильбертова пространства H , такие, что ||f I = 1). Отсюда и из (5) следует, что существует такое число а , |а| = 1, что

Re(aAo (Xo)u,u) > а

и 2 H.

В этом случае оператор aAo(Xo) можно записать так:

a Ao (Xo) = B + iC, (6)

где C - самосопряженный, а B - положительно определенный оператор:

10

(Bu,u) > а

H.

Обозначим через Pn ортопроектор на En . Известно [4, с.92], что если оператор Ao(Xo) можно представить в виде (6), то уравнение

PnA0(X0)Pnx = У

для любого у є En, начиная с некоторого no, однозначно разрешимо. Это свойство оператора Ao(Xo) сохраняется при возмущении его любым вполне непрерывным оператором (см. теорему 3.1 из [4, с.94]).. Таким образом, уравнение

PnA(X0)Pnx = У

(для любого у є En), начиная с некоторого no, также однозначно разрешимо. Отсюда следует, что определитель fn(Xo) матрицы

||A(Xo )Фі , Ф j || = I |PnA(Xo )Pn Фі , Ф j

где {фі }-=1 - базис в En , отличен от нуля при n > no. Но определитель fn (X) является аналитической функцией в области G. Значит, множество его нулей дискретно в G . Последнее означает, что при достаточно больших п спектры Qn дискретны в G.

2.3. Доказательство вспомогательных предложений

Доказательство 2. Перейдем к доказательству второй части предложения 1. Оно распадается на несколько частей.

Введем одно понятие, необходимое для дальнейшего. Пусть H - гильбертово пространство, H1 и H2 -подпространства из H и P1 , P2 - соответствующие им ортопроекторы. Положим P(1) = I - P1 и P(2) = I - P2. Раствором ©(HbH2) подпространств H1 и H2 называется [5, с. 199] число

©(H1,H2) = max{ sup P(2)x , sup P(1)x

хєИ1, хєИ2,

}.

(7)

Лемма 1. Пусть линейный оператор B, определенный на гильбертовом пространстве H, для всех и є H удовлетворяет условию

|(Bu,u)| >S| |u||H, (8)

где 5 > o и {En }”= - произвольная последовательность подпространств из H. Тогда

lim ©(BEn,En) = q < 1

n—— ^

Доказательство. Оценим

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

sup p(x,BEn).

хєИі,

IIXI=1

РИ, 2o1o, № 3

Здесь p(x,BEn) - расстояние от x до подпространства BEn. Любой элемент x є En можно представить в виде

x = aBx + y ,

где y L Bx . Очевидно, что a

(x,Bx)

IN2 .

Отсюда имеем

|(x,Bx)|2

INI2

Но в силу (8) и неравенства ||Bx|| < ||в|| -||x||, где ||B|| -норма оператора B ,

|(x,Bx)|2 > 52 ||x||4 > 82 ||х||2

iibxi2 > нТ> W

Используя последнее неравенство и полагая x = 1, получаем оценку

|y| 1 -82ib г2 .

Но p(x,BEn) < p(x,aBx) = ||y|| . Поэтому

p(x,BEn) <^/1 -s2||B|-

sup

-En

И=1

(9)

Оценим теперь sup p(Bx,En). Запишем Bx в

,rEn,

INI=1

виде Bx = Px + z , где z L x , p =

(Bx, x)

2

x

Учитывая это, имеем при ||Bx|| = 1

INI=>/1 - |(Bx,x)|2 ||xi-2 .

Но в силу (8)

|(Bx,x)|2||x|| 2 >S2||x||2. (10)

Кроме того, ||Bx|| < I|b|| ||x||, что при ||Bx|| = 1 дает

||x|| > ||b||-1. Используя это неравенство, получаем из (10)

|(Bx,x)|2||x||-2 >S2||b||-2.

Отсюда получаем ||z|| 1 -S2 ||в||-2 .

Последнее неравенство приводит к оценке

sup p(Bx,En) < ^ 1 -S2||B||

1—2

хєБп.

INN

(11)

Утверждение леммы 1 вытекает теперь из (9) и (11).

Лемма 2. (Эта лемма является операторным аналогом известной в теории функций комплексного переменного теоремы Монтеля). Пуст ь последовательное ъ аналитических по X в области G оператор-функций фп (X) сходится по норме при любом X є G к аналитической в G оператор-функции ф(Х) .Пусть, кроме того, на произвольном компакте K с G последовательность норм ||фп(Х)|| равномерно ограничена: ||фп(Х)|| < c для всех n и всех Хє K. Тогда на любом компакте из G последовательность ||фп (X) — ф(Х)|| сходится к нулю равномерно.

Доказательство. Пусть L - произвольная замкнутая кривая из G, содержащая компакт K строго внутри. Из аналитичности в области G операторфункций фп(Х) , ф(Х) вытекает справедливость представления

ф(Х>— Фп (z) = т^ J

2ni;

ф(Х) — Фп (X)

X — z

dX

для любой точки z из K . Отсюда получаем, что

||ф(Х) — Фп(Х)| < max |X — z| 1 J ||ф(Х) — фп (X)|| |dX|

2п XєL, т .

zєK

Утверждение леммы 2 следует теперь из равенства

lim Л|ф(Х) -Фп(Х^ЛХ = 0 п ^ l

Переход к пределу под знаком интеграла здесь возможен в силу равномерной ограниченности последовательности ||ф(Х) — фп (X)|| и теоремы Лебега.

2.4. Доказательство сходимости спектров в методе Ритца

Рассмотрим уравнение

Pn(Ao(X) + A1(X))x = Pnf ,

где x є En, а f - произвольная функция из H. Перепишем его так:

Pn(I — T(X))yn = Pnf. (12)

Здесь по-прежнему

T(X) — A1(X)A—1(X);

Уп = A0 (X)x є Fn ; Fn = A0 (X)En .

Из леммы 1 следует, что для всех n

©(En,Fn) <q<1. (13)

РИ, 2010, № 3

11

Пусть P„ - сужение оператора Pn на подпространство Fn . Из (13) следует, что оператор Pn допускает обращение (см., например, [6, с. 117]). Обозначим через Pn"1 оператор, обратный к Pn . Из (13) и [5, c.23l] вытекает, что

_________1_________< 1

ф -[©(E„,F„)]2 .

Положим Pn = P„ 1Pn . Оператор Pn есть проектор, отображающий н на Fn .

Действительно, р„

-1

lPn|| и

P2 = P-1p ^-1p = P-1p = p An An AnAn An An An An

так как P„P„ 1 есть единичный оператор, действующий в En .

Лемма 3. P„(X) есть аналитическая по X в области G оператор-функция.

Доказательство. Пусть {фі}m—1 - базис в En и Уі (X) = A0 (X). Векторы у і (X) аналитичны по X в G. Поскольку отображение Pn :Fn ^ En взаимно-однозначно, векторы Pn yi(X) = Pnyi(X) линейно-независимы и, значит, образуют базис в En . Зафиксируем f є H и положим h = Pnf є En . Тогда

m

h = Ё ck(X)pn у k(X). k=1

Покажем, что функции ck (X) аналитичны. Для этого возьмем дифференциал в последнем равенстве. Имеем

m m

—Ё ck(X)8pn у k(X) = Ё 8ck(X)pn у k(X),

k=1 k=1

т.е. величины Sck(X) являются коэффициентами разложения левой части по yk (X). Выражая дифференциалы Sy k (X) через производные по комплексному переменному X , имеем

m m dc, (X)

—Ё ck(X)pnyk(X) = Ё Pnyk(X).

k=1 k=1 dX

Таким образом, функции ck(X) аналитичны, а значит, аналитичен и вектор

Pnf = Pn-1h = Ё ck(X)Pn—:lPnФk(X) = Ё ck(X)yk(X),

k=1 k=1

что и требовалось проверить.

Перепишем (12) так:

Pn(I — T(X))y„ = Pnf. (14)

Рассмотрим уравнение

(I — P„T(X)P„)y = g, y,g є н. (15)

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

Пусть

y = z + ю, (16)

где z є ImPn , иє KerPn . Перепишем (15) в виде

и + z — P„T(X)P„z = Png + (I — P„)g. (17)

Здесь

z — P„T(X)P„z є ImP„,

P„g є ImP„, (I — P„)g є KerP„. (18)

Из (17), (18) и единственности представления произвольного вектора у в виде (16) следует

P„(I — T(X))z = P„g.

Таким образом, разрешимость уравнения (15) эквивалентна разрешимости аппроксимативного уравнения (14).

Изучим (15). Проверим, что последовательность ||T(X) — P„T(X)P„|| ^ 0

на любом компакте K c G . Положим P(n) = I — p Тогда

P„TP„ = (I — P(n))T(I — P(n)) =

= t — p(n)T — TP(n) + p(n)TP(n) ^ t при n для любого фиксированного X є G , так как P(n) ^ 0 сильно, а оператор T(X) вполне непрерывен и, значит, операторы P(n)T , TP(n), p(n)TP(n) при n сходятся к нулю по норме. Отсюда и из леммы 2 следует, что слагаемые P(n)T , TP(n), P(n)Tp(n) стремятся к нулю равномерно на K . Таким

образом, последовательность ||т (X) — P„T(X)P„|| сходится к нулю равномерно на K .

Теперь нам потребуется следствие из теоремы В.М. Ени [7].

Пусть последовательность голоморфных в области G оператор-функций A„(X) сходится равномерно на любом компакте K c G к оператор-функции A(X) и при любом X є G операторы A(X), A„ (X) вполне непрерывны. Тогда последовательность спектров оператор-функций I + A„ (X) сходится к спектру оператор-функции I + A(X).

Применим следствие из теоремы В. М. Ени к оператор-функциям

I — P„(X)T(X)P„(X), I — T(X).

Учитывая, что спектры оператор-функций A(X) и I — T(X) совпадают, получим, что спектры Q„ сходятся к спектру Q . Предложение 1 доказано.

12

РИ, 2010, № 3

3. Условия расходимости метода Ритца

Опишем теперь один класс функционалов, отыскание собственных значений которых по методу Ритца может привести к неверному результату.

Пусть по-прежнему Ф(ц,у; X) - симметричный функционал и при некотором значении X = Х0 форма Ф(и,и;Х) вещественна, а область определения Бф функционала удовлетворяет условию Бф = Бф. Это равенство означает, что если f є Бф, то и f є Бф . Предположим также, что существуют гильбертово пространство H и бесконечномерные линейные многообразия F], F2 из Бф такие, что: Бф всюду плотно в H, функционал ф(и,у;X) в н ограничен и ф(и, U; X) < 0 , если и принимает значения из ] , и ф(и, U; X) > 0 , если и принимает значения из F2.

Предложение 2. Пусть ф(и,у;Xo) удовлетворяет перечисленным выше условиям. Тогда существует предельно плотная последовательность конечномерных подпространств (En}”=1 из Бф , удовлетворяющая условиям

En с En+b En = En (n = U.-h

такая, что при всех n уравнения

(A(Xo)%, Фк) = 0, k = 1,...,m, n = 1,2,...;

{фк }m=1 базис в En, имеют нетривиальные решения.

Таким образом, в указанной ситуации X0 является точкой спектров Qn аппроксимативных уравнений (1). Может однако случиться, что X0 не является точкой спектра функционала ф(и,у; X) (см., например, функционалы из (7)).

Доказательство. Пусть A - оператор, порождаемый билинейной формой ф(и,у; X0). Так как при всех и из H форма ф(и,и; X0) вещественна, то оператор A самосопряженный. Чтобы доказать предложение 2, достаточно проверить, что существует последовательность конечномерных подпространств

{En }п=1, En = En, En с En+1, (n = предельно плотная в н и такая, что при n = 1,2,... оператор PEnAPEn имеет нуль своим собственным значением. Здесь PEn - ортопроектор в н на En .

Будем строить последовательность {En}n=1 по индукции. Обозначим через G1, G2 замыкание множеств HIF1, HIF2 соответственно. Зафиксируем последовательность векторов {хп}П=1 полную в H и такую, что xn = xn (n = 1,2,...). Положим E1 равным одномерному подпространству, натянутому на х1 . Пусть подпространство En уже построено. Будем строить подпространство En+1.

Выберем в G1 такой вектор f1, что f f

f1 1 (En + Xn+1), Af 1 (En + Xn+1). (19)

Здесь через En + xn+1 обозначена прямая сумма подпространства En и одномерного пространства, натянутого на xn+1. Чтобы выполнялось условие

Af1 1 (En + xn+1),

f1 достаточно, в силу самосопряженности оператора A , выбрать так, чтобы

f1 1 A(En + xn+1).

Аналогично в G2 возьмем такой вектор f2, что

f2 = f2 ,

f2 1 A(En + Xn+1), Af2 1 (En + Xn+1). (20)

Покажем, что в подпространстве, натянутом на векторы f1 и f2 , существует вектор У0, У0 ^ 0, такой, что

(Ay0, У0) = 0 . Это очевидно, если выполнено одно из равенств

(Afbf1) = 0, (Af2,f2) = 0.

Если же

(Afbf1) < 0, (Af2,f2) > 0, (21)

то положим

y = tf1 + (1 - t)f2

Yt ||tf1 + (1 - t)f^|, 0 <t <ь

Здесь ||tf1 + (1 - t)f^| * 0 , так как f1 и f2 , очевидно, не коллинеарны. Если t пробегает все значения из отрезка [0,1], то величина (Ayt,yt) изменяется на некотором отрезке вещественной оси, содержащем точку 0 . Это следует из (21). Значит, существует число

t0 є [0,1], такое, что (Ayt0 ,yt0) = 0, т.е. Ayt0 1 yt0 . Положим En+1 = En + xn+1 + yt0 . Отметим, что в силу

(19) и (20)

yt0 1 En + xn+1. (22)

Из (19) и (20) следует также, что Ayt0 1 En+1 .

Кроме того, yt0 = yt0 , так как f1 = f1, f2 = f2 , En = En. Из (22) вытекает, что

PEn+1APEn+1yt0 = PEn+1Ayt0 = 0.

Это значит, что 0 является собственным значением

оператора PEn+1APEn+1, что и требовалось проверить. Таким образом, если выполняются условия (21), то предложение 2 доказано.

Отметим, что векторы f1 и f2 можно взять из F1 и F2 . Действительно, рассмотрим ортогональное дополнение в G1 к подпространствам

РИ, 2010, № 3

13

En+xn+b A(E + xn).

Обозначим его через L - подпространством конечной размерности в Gt.

Известно [8, с.46] следующее предложение. Если L - подпространство конечной коразмерности в гильбертовом пространстве Gj, a Fj - всюду плотное линейное многообразие в Gj, то пересечение L П Fi плотно в L. Поэтому пересечение Lf|Fi непустой ^ можно взять из L П F|.

4. Заключение

Научная новизна. Обоснована применимость метода Ритца к классу функционалов, отвечающих несамосопряженным задачам в теории дифракции. Указаны условия, при которых такое применение законно. Описан класс функционалов, применение метода Ритца ккоторым может привести к неверному результату. В некоторые функционалы спектральный параметр входитнелинейно.

Практическая значимость исследования состоит в разработке критериев сходимости и расходимости метода Ритца для симметричных функционалов в теории дифракции. Для симметричных квадратичных функционалов доказано, что если координатные функции, используемые в методе Ритца, вещественные, то вопрос о сходимости метода Ритца можно свести к исследованию метода Галеркина.

Получен критерий применимости метода Ритца для одного класса симметричных функционалов. Доказано, что спектры таких функционалов дискретны и могут быть вычислены методом Ритца по любой полной последовательности вещественных базисных функций.

Литература: 1. ГохбергИ.Ц., КрейнМ.Г. Введение в теорию линейных несамосопряжённых операторов. М.: Наука, 1965. 448 с. 2. КатоД. Теория возмущений линейных операторов. М.: Мир, 1972. 740 с. Ъ.Халмош П. Гильбертово пространство в задачах. М.: Мир, 1970. 351 с. 4. Гохберг И.Ц., Фельдман И.А. Уравнение в свёртках и проекционные методы их решения. М.: Наука, 1971. 352 с.

5. Краснополъский М.А. и др. Приближённое решение операторных уравнений. М.: Наука, 1969. 455с. 6.Ахиезер Н.И., Глазман И.М. Теория линейных операторов в гильбертовом пространстве. М.: Наука, 1966. 544 с. 7. Ени ВМ. Об устойчивости корневого числа аналитической оператор-функции и о возмущениях её характеристических чисел и собственных векторов. Докл. АН СССР, 1967. Т. 173. №6. С. 1251-1254. 8. Глазман ИМ. Прямые методы качественного спектрального анализа сингулярных дифференциальных операторов. М.: Физматгиз, 1963. С. 46-57.

Поступила в редколлегию 12.09.2010

Рецензент: д-р техн. наук, проф. Кривуля Г.Ф.

Дикарев Вадим Анатолиевич, д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры прикладной математики ХНУРЭ. Научные интересы: теория вероятностей, случайные процессы. Адрес: Украина, 61164, Харьков, пр. Ленина, 66, кв. 21, тел. 343-57-03.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.