Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ODU_4.pdf
Скачиваний:
76
Добавлен:
15.04.2015
Размер:
725.58 Кб
Скачать

 

 

 

Φ(Wδ )

 

 

(x , x

2

)= Φ(t,α)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Φ(t0 ,α)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

здесь единственности может не быть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Если

(x , x

2

) Φ(W ), (t,α)= Φ1

(x , x

2

) и

α [0,1], то

f

(x , x

) может

f (x , x

2

)

так как

 

1

δ

1

 

 

 

 

1

1

2

1

 

 

 

 

 

~

 

 

 

+ε[, а это продолжение не единственно) ►

Φ зависит от продолжения Ω(α) на ]ε,1

Оператор Штурма-Лиувилля. Его собственные функции. Лемма о нулевом собственном значении.

Lu ≡ −(pu)+ qu = f (x), 0 < x < l , (1)

h1u(0)h2u(0)= 0, (2) H1u(l)+ H2u(l)= 0,

p C1([0,l]), q C([0,l]),

p(x)> 0, q(x)0, h 0, h 0,

 

1

2

H1 0, H1 0,

h1 + h2 > 0 H1 + H2 > 0

 

Область определения оператора Штурма-Лиувилля:

M L = u(x) C2 (0,l)C1([0,l])| l (u′′(x))2 dx < ∞, u(x)удовлетвор яетграничным

 

0

(L, M L ) это оператор Штурма-Лиувилля.

условиям (2)

def: Функция u(x) называется собственной функцией оператора Штурма-Лиувилля, отвечающей собственному значению λ , если

1)u(x)≡/ 0,

2)u(x) M L ,

3)Lu = λu .

Лемма о нулевом собственном значении оператора Штурма-Лиувилля. Лемма:

Число λ = 0

является собственным значением оператора Штурма-Лиувилля

 

 

q 0, h1 = 0,

H1 = 0 . При этом u(x)const 0 является собственной функцией операто-

 

ра Штурма-Лиувилля, отвечающей собственному значению λ = 0 .

 

 

 

 

 

Доказательство:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

◄ ( ) Пусть λ = 0 − собственное значение и u − соответствующая собственная функ-

 

ция. Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lu = −(pu)+ qu = 0 u = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

l

 

 

l

 

 

почастям

 

 

l

l

 

 

 

 

 

+ qu

2

dx

 

 

2

dx + qu

2

dx

 

 

 

 

 

0 = Lu udx = (pu)u

dx

 

= −u(l)u(l)p(l)+u(0)u(0)p(0)+ p(u)

 

0

0

 

 

 

0

 

 

0

>0

0

>0 0 >0

0

0

 

Так как u M (L), то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h1u(0)h2u(0)= 0, hi 0, h1 + h2 > 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H1u(0)+ H2u(0)= 0, Hi 0 H1 + H2 > 0

 

 

 

 

 

u(0) u(0)0 .

43

(Если

u(0) u(0)< 0 ,

например

u(0)> 0 , то u(0)< 0

h1u(0)+ h2 (u(0))> 0 ,

так как

h1 + h2

> 0 )

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

0

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q dx = 0

u(l)u (l)0

 

 

p(u

dx = 0 u = const 0 q 0 (const)

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h1const h2 0 = 0

 

 

 

h1 = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H const + H

2

0 = 0

 

 

 

H

1

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) Пусть q 0 , h1 = 0 ,

H1 = 0 . Положим u = const(=1) 0 , тогда

 

 

 

Lu = −(pu)+ qu = 0 = 0 u , u D(L), так как h1u(0)h2 u(0)= 0 и H1u(l)+ H2 u(l)= 0

=0 =0 0 0 0 0

Представление решения краевой задачи для уравнения ШтурмаЛиувилля через функцию Грина. Выражение функции Грина и ее свойства.

Пусть

 

λ = 0

не является собственным значением оператора Штурма-Лиувилля. Тогда

функцией Грина называется:

 

 

v1(x)v2

(y), 0 x y l,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

G(x, y)= −

 

v

(x)v

(y), 0 y x l,

,

 

 

 

 

 

p(0)w(0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

где vi (x) удовлетворяет однородному уравнению Lv = 0 (1одн.) i =1,2 .

H1v1(0)H2v1(0)= 0, (то есть v1

удовлетворяет левому граничному условию),

H1v2 (l)+ H2v2(l)= 0, (то есть v2

удовлетворяет правому граничному условию),

w(x)=

 

v1(x)

v2

(x)

 

– определитель Вронского.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1(x)

v2

(x)

 

 

 

 

 

 

Свойства функции Грина.

 

 

 

 

 

 

1)

 

G(x, y) вещественна и непрерывна на [0,l]×[0,l],

 

 

G(x, y) C2

в замкнутых треугольниках

 

 

l

 

 

[0 x y l] и [0 y x l]

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

G(x, y)= G(y, x) (симметричность)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

l

3)LxG(x, y)= 0, x y (удовлетворяет однородному уравнению (1одн.))

4)Gx(x, y)x= y +0 Gx(x, y)x=y 0 = − p1(y), 0 < y < l (условие скачка производно по диа- гонали)

5)h1G(0(, y))h2Gx(0(, y))= 0, 0 < y l, (удовлетворяет краевым условиям (2))

H1G l, y + H2Gxl, y = 0, 0 y < l

При этом решение краевой задачи (1), (2) равно

u(x)= l G(x, y)f (y)dy .

0

44

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]