Solution of boundary problems for a two-dimensional elliptic operatordifferential equation in an abstract Hilbert space using the method of boundary integral equations | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2019. № 60. DOI: 10.17223/19988621/60/2

Solution of boundary problems for a two-dimensional elliptic operatordifferential equation in an abstract Hilbert space using the method of boundary integral equations

In this paper, we study boundary-value problems of the first, second, and third kinds for the differential-operator equation ∆2u = Bu (∆2 ≡∂2x1 x1+∂2x2x2) in an open two-dimensional bounded simply connected domain Ω+ or its open exterior Ω- . Here, u(x1,x2) is a vector function with values in an abstract Hilbert space H; B is a linear closed densely operator defined in the space H and generating an exponentially decreasing C0-semigroup of contractions T(τ): ||T(τ)|| ≤exp(-pτ) (p>0). Solutions of the boundary-value problems are obtained in the form of vector potentials with unknown vector functions similar to density functions, which are found from Fredholm boundary integral equations of the second kind, wherein kernels of integral operators are expressed through the C0-semigroup T(τ). Let ∂Ω be the boundary of the domain Ωi . Under the condition ∂Ω∈C2 , the stable solvability of the boundary-value problems in the space C (Ω±; H) is proved. Here, C (Ω±; H) is the Banach space of vector functions, continuous on the closed set Ωi with values in the space H. The stable solvability of the boundary integral equations in the spaces L2(∂Ω;H) and Ck(∂Ω;H*B) (k, n ≥ 0) is also proved under the conditions ∂Ω ∈ Cand ∂Ω ∈ Ck+ +k, respectively. Here, L2(∂Ω;H) is the Hilbert space of vector functions, square-summable on the set ∂Ω with values in the space H; Ck(∂Ω; HBn) is the Banach space of vector functions, k times continuously differentiable on the set ∂Ω with values in the Sobolev type space HBn defined by powers n+1 of the operator B.

Download file
Counter downloads: 172

Keywords

unitary dilation, operator-valued function, vector-valued function, generator, semigroup of operators, boundary integral equation, differential-operator equation, Boundary-value problem, унитарная дилатация, операторнозначная функция, векторнозначная функция, генератор, полугруппа операторов, граничное интегральное уравнение, дифференциально-операторное уравнение, краевая задача

Authors

NameOrganizationE-mail
Ivanov Dmitry Yu.Moscow State University of Railway Engeneeringivanovdyu@yandex.ru
Всего: 1

References

Иванов Д.Ю. Обоснование одного алгоритма численного решения обратных граничных задач теплопроводности, построенного с учетом полугрупповой симметрии таких задач // Журн. вычисл. матем. и матем. физ. 1998. Т. 38. № 12. С. 2028-2042.
Смирнов В.И. Курс высшей математики. Т. 4. Л.: ГИТТЛ, 1953. 804 с.
Рид М., Саймон Б. Методы современной математической физики. Т. 1. Функциональный анализ. М.: Мир, 1977. 360 с.
Като Т. Теория возмущения линейных операторов. М.: Мир, 1972. 740 с.
Данфорд Н., Шварц Дж. Линейные операторы. Т. 2. Спектральная теория. Самосопряженные операторы в гильбертовом пространстве. М.: Мир, 1966. 1064 с.
Данфорд Н., Шварц Дж. Линейные операторы. Т. 1. Общая теория. М.: ИЛ, 1962. 896 с.
Михлин С.Г. Курс математической физики. М.: Наука, 1968. 576 с.
Секефальви-Надь Б., Фояш Ч. Гармонический анализ операторов в гильбертовом пространстве. М.: Мир, 1970. 432 с.
Иванов Д.Ю. Использование векторных потенциалов для решения двумерной задачи Робена, описывающей теплопроводность в прямом цилиндре // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 3-1. С. 8-14.
Иванов Д.Ю. Устойчивая разрешимость в пространствах дифференцируемых функций некоторых двумерных интегральных уравнений теплопроводности с операторно-полугрупповым ядром // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2015. № 6. С. 33-45.
Иванов Д.Ю., Дзержинский Р.И. Решение задач Робена для двумерных дифференциально-операторных уравнений, описывающих теплопроводность в прямом цилиндре // Научно-технический вестник Поволжья. 2016. № 1. С. 15-17.
Shakhmurov V. Regularity properties of singular degenerate abstract differential equations and applications [Электронный ресурс] // https://arxiv.org /abs/1707.01771 (дата представления: 05.06.2017).
Иванов Д.Ю. Решение двумерных краевых задач, соответствующих начально-краевым задачам диффузии на прямом цилиндре // Дифференц. уравнения. 2010. Т. 46. № 8. С. 1094-1103.
Shakhmurov V. Singular degenerate problems and application [Электронный ресурс] // https://arxiv.org /abs/1707.01376 (дата представления: 05.06.2017).
Шахмуров В.Б. Максимальные регулярные абстрактные эллиптические уравнения и их приложения // Сиб. матем. журн. 2010. Т. 51. № 5. С. 1175-1191.
Иванов В.К., Мельникова И.В., Филинков А.И. Дифференциально-операторные уравнения и некорректные задачи. М.: Физматлит, 1995. 176 с.
Yakubov S., Yakubov Ya. Differential-operator equations. Ordinary and partial differential equations. Boca Raton: Chapman and Hall/CRC, 2000. 541 p.
Положий Г.Н. Уравнения математической физики. М.: Высшая школа, 1964. 560 с.
Крейн С.Г. Линейные дифференниальные уравнения в банаховом пространстве. М.: Наука, 1967. 464 с.
 Solution of boundary problems for a two-dimensional elliptic operatordifferential equation in an abstract Hilbert space using the method of boundary integral equations | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2019. № 60. DOI: 10.17223/19988621/60/2

Solution of boundary problems for a two-dimensional elliptic operatordifferential equation in an abstract Hilbert space using the method of boundary integral equations | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2019. № 60. DOI: 10.17223/19988621/60/2

Download full-text version
Counter downloads: 526