On a method of investigating the Steklov problem for the 3-dimensional Laplace equation with non-local boundary-value conditions | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2016. № 6(44). DOI: 10.17223/19988621/44/2

On a method of investigating the Steklov problem for the 3-dimensional Laplace equation with non-local boundary-value conditions

The three-dimensional Laplace equation is considered in a domain D с r , convex in the direction Ox3: л д u (x) д u (x) д u (x) Lu = Au(x) =-^ +-^ +-^ = 0, (1) dxj dx2 dx3 x = (x1, x2, x3) e D, with a parameter X under nonlocal homogeneous boundary conditions: du( x)i -Дл dx l3 =Yk') + ^ 3 j=1 3=Y j0 ' a(.)( x,) uW + a j2)( x') dx1 dx2 j-= Xu(x', Yk(x')), x' e S, k = 1,2, (2) u(x) = f0(x), x e L = Г1 пГ2 =dS . (3) where Г1 and Г2 are the lower and upper half surfaces of the boundary Г , respectively; the equations of half surfaces Г1 and Г2 yk (^'), k = 1,2, are twice differentiable with respect to both the variables ; S is the projection of the domain D on the plane Ox1x2 = Ox'; the coefficients а(^(x') e C(S) , i, j, k = 1,2 , satisfy Holder's condition in S; the boundary Г = dD is a Lyapunov surface, XeC is a complex-valued parameter; and L is the equator connecting the half-surfaces Г1 and Г2 : L = Г1 n Г2 . The presented work is devoted to the study and proof of the Fredholm property for the solution of the Steklov boundary value problem for the three-dimensional Laplace equation in a bounded domain with non-local boundary conditions where the spectral parameter appears only in the boundary condition. The applied method is new and relies on necessary conditions derived from basic relations. These relations are obtained from the second Green's formula and from an analogue of this formula. The proposed scheme was applied to a variety of problems for partial differential equations in the two-dimensional case. However, the singularities entering the necessary conditions for three-dimensional problems are multi-dimensional; for this reason, their regularization is a difficulty which is overcome by using the proposed method.

Download file
Counter downloads: 482

Keywords

Fredholm property, regularization, singularity, necessary conditions, nonlocal boundary conditions, three-dimensional Laplace equation, spectral problem, Steklov problem, фредгольмовость, регуляризация, основные соотношения, трехмерное уравнение Лапласа, нелокальные граничные условия, спектральная задача, задача Стеклова

Authors

NameOrganizationE-mail
Mustafayeva Yelena Y.Baku State Universityhelenmust@rambler.ru
Aliyev Nehan Al.Baku State Universityaliyev.nihan@mail.ru
Всего: 2

References

Владимиров В.С. Уравнения математической физики. М.: Мир, 1981. - 512 с.
Aliyev N.A. and Hosseini S.M. Multidimensional singular Fredholm integral equations in a finite domain and their regularization // Southeast Asian Bulletin Mathematics. 2003. V. 27. No. 3. P. 395-408.
Aliyev N.A. and Hosseini S.M. A regularization of Fredholm type singular integral equations // International Journal of Mathematics and Mathematical Sciences. 2001. V. 26. No. 2. P. 123-128.
Алиев Н.А., Сулейманов Н.С. Исследование решения задачи Стеклова в ограниченной простой области с общими линейными нелокальными граничными условиями. Баку, 1989. Депон. рук. № 1223Az, 30 с.
Алиев Н.А., Сулейманов Н.С. Исследование решения краевых задач, содержащих параметр в граничном условии // Численные методы краевых задач: сб. трудов. Баку: Изд-во Азерб. гос. ун-та, 1989. С. 3-12.
Алиев Н.А., Аббасова А.Х. и Зейналов Р.М. Нелокальные граничные условия задачи Стеклова для уравнения Лапласа в ограниченной области // Прикладная математика и статистика. 2013. № 1. С. 1-6. DOI: 10.11648/j.sjams.20130101.11.
Алиев Н.А., Зейналов Р.М. Задача Заремба - Стеклова для уравнения Лапласа // Научная конференция «Актуальные проблемы математики и механики» для студентов, магистрантов и молодых исследователей Азербайджанской Республики, Баку, 30-31 мая 2012. С. 37-38 (на азербайджанском).
Алиев Н.А., Зейналов Р.М. Задача Стеклова для уравнения Лапласа в одной неограниченной области // Труды Научной конференции «Современные проблемы математики, информатики и экономики», 24 ноября 2010. С. 199-202 (на азербайджанском).
Алиев Н.А., Зейналов Р.М. Задача Стеклова для уравнения первого порядка эллиптического типа // Вестник Бакинского государственного университета, сер. физ.-мат. наук. 2012. № 2. С. 12-20 (на азербайджанском).
Алиев Н.А., Зейналов Р.М. Исследование решения задачи Стеклова для уравнения Коши - Римана с глобальными членами в краевых условиях // Труды Азербайджанской Национальной Академии наук, сер. физ.-тех. и мат. наук. 2010. Т. XXX. № 3. С. 75-79 (на азербайджанском).
Алиев Н.А., Зейналов Р.М. Фредгольмовость задачи Стеклова с условием Лаврентьева -Бицадзе для уравнения Коши - Римана // Вестник Педагогического университета, Баку. 2012. № 1. С. 16-19 (на азербайджанском).
 On a method of investigating the Steklov problem for the 3-dimensional Laplace equation with non-local boundary-value conditions | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2016. № 6(44). DOI: 10.17223/19988621/44/2

On a method of investigating the Steklov problem for the 3-dimensional Laplace equation with non-local boundary-value conditions | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2016. № 6(44). DOI: 10.17223/19988621/44/2

Download full-text version
Counter downloads: 650