Хома-Могильська С.Г.
Тернопільський державний
економічний університет
Існування
періодичного розв’язку загальної крайової задачі для неоднорідного лінійного
гіперболічного рівняння другого порядку
Розглянемо таку загальну крайову
періодичну задачу:
,
, (1)
,
,
, (2)
,
,
. (3)
Встановимо умови, при яких існують класичні розв’язки задачі (1)–(3). Для
цього використаємо доведені нами раніше такі результати.
Теорема 1 [1, с. 918]. Якщо
, то функція


(4)
є єдиним класичним
розв’язком крайової
–періодичної задачі
,
, (5)
,
,
, (6)
,
,
. (7)
Лема 1. Якщо
, то
.
Доведення. Справді, при
маємо
.
Оскільки тут

,
,
то
,
, що й потрібно було довести.
Теорема 2. Якщо
, то функція
(8)
є єдиним
класичним
розв’язком крайової
–періодичної задачі
,
, (9)
,
, (10)
,
,
. (11)
Зведення загальної крайової задачі (1), (2) до відповідної крайової
задачі (5), (6) з нульовими крайовими умовами
проводиться здебільшого
з допомогою відомої [2, с. 103] класичної заміни функцій
, (12)
де
– нова шукана функція,
а
.
При такій заміні (12) функція
визначається за
формулою
. (13)
Через наявність аргументу х у формулі (13) нова функція
не буде належати ні
, ні
. Тому вивчати питання про існування
–періодичних розв’язків задачі (1)–(3) на підставі формул
(4), (8) неможливо.
Розв’язність задачі (1)–(3) дозволяє дослідити нова заміна функцій
, (14)
де
. (15)
Якщо застосувати заміну (14), то шукана функція
повинна задовольняти
рівняння
, де
. (16)
Лема 2. Якщо
і
,
,
, то функція
, визначена згідно з формулою (16), також належить
.
Доведення. Справді, якщо виконуються умови леми 2, то
і
, що й потрібно було довести.
Теорема 3. Якщо
,
,
,
,
,
, то функція
, де
визначена формулою (8), а
визначена формулою
(16), є єдиним розв’язком крайової періодичної задачі (1)–(3).
Аналогічний результат можна сформулювати і для просторів
,
.
Література:
1. Митропольський Ю. О.,
Хома-Могильська С. Г. Умови існування розв’язків крайової періодичної
задачі для неоднорідного лінійного гіперболічного рівняння другого порядку. I
//Укр. мат. журн. – 2005. –57, № 7. – С.912–921.
2. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. – М.: Наука,
1977. – 735 с.