Задача Пуанкаре - Трикоми для уравнения смешанного эллиптико-гиперболического типа второго рода | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2020. № 65. DOI: 10.17223/19988621/65/1

Задача Пуанкаре - Трикоми для уравнения смешанного эллиптико-гиперболического типа второго рода

Изучается задача Пуанкаре - Трикоми для вырождающегося эллиптико-гиперболического уравнения второго рода. Единственность решения поставленной задачи установлена с помощью метода интегралов энергии. В гиперболической и эллиптической частях смешанной области ищутся обобщенное и классическое решения соответствующих вспомогательных задач и выводятся функциональные соотношения между следами искомой функции и ее производной на линии вырождения. Исключив из этих двух функциональных соотношений одну из двух неизвестных функций, процесс решения поставленной задачи эквивалентным образом сводится к решению сингулярного интегрального уравнения относительно предельного значения искомой функции на линии изменения типа уравнения. При определенных ограничениях на заданные функции и параметры задачи Пуанкаре - Трикоми это сингулярное интегральное уравнение методом Карлемана удаётся привести к интегральному уравнению Фредгольма второго рода, однозначная разрешимость которого следует из альтернативы Фредгольма и теоремы единственности поставленной задачи.

Poincare-Tricomi problem for the equation of a mixed elliptico-hyperbolic type of second kind.pdf Рассмотрим уравнение (1) MSC 35M10, 35M12 2020 ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА Математика и механика № 65 МАТЕМАТИКА УДК 517.956.6 DOI 10.17223/19988621/65/1 sgny\\yTuxx + иуу + АуТ u = 0 (-1< m 0 уравнение (5) принимает вид ymuxx + Uyy = 0, -1 < m < 0. (32) Рассмотрим следующую вспомогательную задачу. Задача РТ.+ Найти решение u(x,у)е C(d+)oC1 (D+ и сu JC2 (d+) уравнения (32), удовлетворяющее краевым условиям (15) и u|y=0 = Т(x), 0 < x < 1, (33) где т(x) - заданная непрерывная функция, причем т(х) удовлетворяет условию Гельдера с показателем у0 > 1 - 2р в интервале (0,1) и представима в виде 1 т(x) = J(t - x) в T(t)dt, (34) ч-2Р, где T (x) - непрерывная и интегрируемая в (0,1) функция. Для дальнейшего удобства обозначим через D0 нормальную область, ограни- -733 - „ ( 1Y 4 m+2 1 ченную отрезком AB и нормальной кривой с0:^ x - ^ j +--у у = 4. Решение задачи РТ+ с условиями (15) и (33) для уравнения (32) в области D+ существует, единственно и представимо в виде [19] і (x, у) = f т(4) dL G2 (4,0; x, у)d4 + f G2 (4, n; x, у)ds, 0 dn 0 5(s) 1 l , ч (35) •ф(А), где G2(4, n; x, у) - функция Грина задачи РТ+ для уравнения (32), и она имеет вид G2 (4, n; x, у) = Gq2 (4, n; x, у)+#2(4, n; x, у). Здесь G02(4,n; x,у) - функция Грина задачи РТ+ для уравнения (32) в нормальной области D0 ; H 2 (4 n;x, у ) = G2 (4, n;x, у)- gq2 (4 n;x, у ) = = f ^ 2(s;4, n) |л [gq2 (4 (s) n(s);x, у )]+ ]) gq2 ( (s) n (s);x, у )}ds, (36) где ^2 (s; 4, n) - решение интегрального уравнения i ^ 2 (s; 4 n)+2f ^ 2 (t;4, n){As [ (4 (t) n (t);x(sX уО?))] + 42 (4(t),n(t);x(s),у(?)) Idt = -2^2(4(s),n(s);4,n), + p(s) +--< S( s) q2 (x, у, x0, у0) - фундаментальное решение уравнения (32): А.А. Абдуллаев, Т.Г. Эргашев 14 ( 4 ѴР-2 q2 (х, у, х0,уо ) = к2 |-- I гх V m + 2 ) ( r 2 > 1-2P ■ - ^ V r1 ) F 1 - р,1-р,2-2Р;1-m+2 m+2 ^ у 2 + Уо2 2 к2 = " 2 (37) 2 2 = (x - хо)2 + Xm + 2) 1 ( 4 )2-2р Г2 (1 - в) 4п V m + 2 ) Г(2 - 2в) F (a, b, c; z) -гипергеометрическая функция Гаусса, определенная формулой (10). Дифференцируя по у уравнение (35), затем устремляя у к нулю с учётом (36) и (37), получим функциональное соотношение между т(х) и ѵ+(x), принесенное из области D+ на интервал J в виде ѵ h (х) = к2 j\\t - х|2р 2 T(t)dt - к2 j T(t) dt (t + x - 2tx) 2-2P (38) + f T(,)д 2 x.Q) dt + j x( s) dq2-(t -n x-°) ds, j 3n?V J° ду где x (s) - есть решение интегрального уравнения х(s)+2 j x(t) j 4 [q2 X(t), n(t);x( s\\ у( s))] + q2 ((t), n(t);x( s), у( s)) dt = ===. После выполнения некоторых преобразований, с учетом (34), из (38) получим функциональное соотношение между T(x) и ѵ +(x), принесенное из области D+ на интервал J: к2 г (tч1 2в ѵ+ (x) = - М&ЁЕ T (x) + JBL. f|il T(t) 1 - 2P V 2 1 - 2P ° V x) W 1 1 x -1 x +1 - 2 xt dt+ 4 T (t d j (t - z)-2e

Ключевые слова

обобщенное решение, задача Пуанкаре - Трикоми, уравнение второго рода, интегральное уравнение, метод интегралов энергии, функция Грина, generalized solution, Poincare-Tricomi problem, equation of the second kind, integral equation, energy integral method, Green's function

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Абдуллаев Акмалжон АбдужалиловичТашкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйствапреподаватель кафедры высшей математикиakmal09.07.85@mail.ru
Эргашев Тухтасин ГуламжановичИнститут математики Академии наук Республики Узбекистанкандидат физико-математических наук, докторантertuhtasin@mail.ru
Всего: 2

Ссылки

Капилевич М.Б. О конфлюэнтных гипергеометрических функциях Горна // Дифференциальные уравнения. 1966. Т. 2. № 9. С. 1239-1254.
Уринов А.К., Эргашев Т.Г. Конфлюэнтные гипергеометрические функции многих переменных и их применение к нахождению фундаментальных решений обобщенного уравнения Гельмгольца с сингулярными коэффициентами // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2018. № 55. С. 45-56. DOI: 10.17223/19988621/55/5.
Srivastava H.M., Hasanov A., Choi J. Double-layer potentials for a generalized bi-axially symmetric Helmholtz equation // Sohag J. Math. 2015. V. 2(1). P. 1-10. http://dx.doi.org/ 10.12785/sjm/020201.
Berdyshev A.S, Hasanov A., Ergashev T.G. Double-layer potentials for a generalized biaxially symmetric Helmholtz equation. II // Complex Variables and Elliptic Equations. 2020. V. 65(2). P. 316-332. https://doi.org/10.1080/17476933.2019.1583219.
Эргашев Т.Г. Третий потенциал двойного слоя для обобщенного двуосесимметрического уравнения Гельмгольца // Уфимский математический журнал. 2018. Т. 10. Вып. 4. С. 111-122. DOI: 10.13108 /2018-10-4-111.
Эргашев Т.Г. Четвертый потенциал двойного слоя для обобщенного двуосесимметрического уравнения Гельмгольца // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. № 50. С. 45-56. DOI: 10.17223/19988621/50/4.
Салахитдинов М.С., Эргашев Т.Г. Интегральное представление обобщенного решения задачи Коши в классе R<sup>λ</sup><sub>2k</sub> для одного уравнения гиперболического типа второго рода // Узбекский математический журнал. 1995. № 1. С. 67-75.
Кароль И.Л. Об одной краевой задаче для уравнения смешанного эллиптико-гиперболического типа // Докл. АН СССР. 1953. Т. 88. № 2. С. 197-200.
Эргашев Т.Г. Обобщенные решения одного вырождающегося гиперболического уравнения второго рода со спектральным параметром // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. №46. C. 41-49. DOI: 10.17223/ 19988621/46/6.
Сабитов К.Б., Бибакова С.Л. Построение собственных функций задачи Трикоми -Неймана уравнения смешанного типа с характеристическим вырождением и их применение // Математические заметки. 2003. Т. 74. № 1. С. 83-94. https://doi.org/10.1023/ A:1025019216707.
Тожибоев И.Т. Краевые задачи в специальной области для уравнения смешанного типа // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2018. № 56. C. 17-28. DOI: 10.17223/19988621/56/2.
Хайруллин Р.С. Задача Трикоми для уравнения второго рода с сильным вырождением. Казань, 2015.
Мамадалиев Н.К. О представлении решения видоизменённой задачи Коши // Сибирский математический журнал. 2000. Т. 41. № 5. С. 1087-1097. https://doi.org/10.1007/ BF02674745.
Долгополов В.М., Долгополов М.В., Родионова И.Н. Построение специальных классов решений некоторых дифференциальных уравнений гиперболического типа // Доклады АН. 2009. Т. 429. № 5. С583-589. https://doi.org/10.1134/S1064562409060209.
Смирнов М.М. Уравнения смешанного типа. М.: Высшая школа, 1985.
Смирнов М.М. Смешанная краевая задача для уравнения ymuxx + uyy = 0 // Сибирский математический журнал. 1963. Т. 4. № 5. С. 1150-1161.
Эргашев Т.Г., Сафарбаева Н.М. Задача Дирихле для многомерного уравнения Гельмгольца с одним сингулярным коэффициентом // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2019. № 6. C. 55-67. DOI: 10.17223/ 19988621/62/5.
Салахитдинов М.С., Абдуллаев А.А. Нелокальная краевая задача для уравнения смешанного типа второго рода // Докл. АН Республики Узбекистан. 2013. № 1. С. 3-5.
Islomov B.I., Abdullayev A.A. On a problem for an elliptic type equation of the second kind with a conormal and integral condition // Journal Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2018. V. 9(3). P. 307-318. DOI: 10.17586/22208054201893307318.
Салохитдинов М.С., Исломов Б. Уравнения смешанного типа с двумя линиями вырождения. Ташкент: Mumtoz so’z, 2009.
Смирнов М.М. Уравнения смешанного типа. М.: Наука, 1970.
Мусхелишвили Н.И. Сингулярные интегральные уравнения. М.: Наука, 1968.
 Задача Пуанкаре - Трикоми для уравнения смешанного эллиптико-гиперболического типа второго рода | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2020. № 65. DOI: 10.17223/19988621/65/1

Задача Пуанкаре - Трикоми для уравнения смешанного эллиптико-гиперболического типа второго рода | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2020. № 65. DOI: 10.17223/19988621/65/1