Разрешимость краевых задач для 2n-параболических уравнений с меняющимся направлением эволюции тема автореферата и диссертации по математике, 01.01.02 ВАК РФ
|
Потапова, Саргылана Викторовна
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Якутск
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.01.02
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукопис!}-^
т
Потапова Саргылана Викторовна
РАЗРЕШИМОСТЬ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ 2га-ПАРАБОЛИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ С МЕНЯЮЩИМСЯ НАПРАВЛЕНИЕМ ЭВОЛЮЦИИ
01 01 02 - дифференциальные уравнения
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
0031В1Т08
Якутск - 2007
003161708
Работа выполнена на кафедре математического анализа Института математики и информатики ГОУ ВПО "Якутский государственный университет имени М К Аммосова"
Научный руководитель доктор физико-математических наук,
профессор Попов Сергей Вячеславович
Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,
профессор Чеботарев Александр Юрьевич, Дальневосточный государственный университет (г Владивосток),
кандидат физико-математических наук, доцент Абашеева Нина Леонидовна, Новосибирский государственный университет (г Новосибирск)
Ведущая организация Институт математики
им С Л Соболева СО РАН
Защита состоится 08 ноября 2007 года в 16 часов на заседании диссертационного совета К 212 306 05 при ГОУ ВПО "Якутский государственный университет имени М К Аммосова" по адресу 677000, г Якутск, ул Ку-лаковского, 48, ауд 324
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Якутского государственного университета имени М К Аммосова Автореферат разослан " (> " октября 2007 г
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук, доцент
В Е Федоров
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
г/Г
Актуальность темы. Параболически» уравнения с меняющимся направлением эволюции описывают значительное количество задач, возникающих в математической физике Например, такие уравнения возникают в гидродинамике при изучении движения жидкости со знакопеременным коэффициентом вязкости, в теории переноса при описании процессов переноса нейтронов в ядерном реакторе, переноса радиации, диффузионных процессов рассеивания электронов в металле, проникновения ж-лучей и 7-лучей сквозь рассеивающую среду, движения частиц (нейтронов, фотонов, электронов и т д ) в некоторой среде и других аналогичных процессов Так же они возникают в геометрии, популяционной генетике
Первыми работами, посвященными уравнениям параболического типа с меняющимся направлением времени, по-видимому, были работы М Жев-ре Имеется целый ряд работ отечественных и зарубежных авторов, в которых поставлены и исследованы краевые задачи для такого вида уравнений Большое число работ посвящено изучению линейных уравнений с меняющимся направлением эволюции Простейшей моделью является уравнение вида
д(х)щ + Ьи= ? д(х) = в^аж, (1)
где Ь — эллиптический оператор второго порядка Отметим, что граничные условия для уравнений вида (1) задают на части верхней и части нижней границы, и они представляют собой, по сути, одно граничное условие Подобные задачи выходят за рамки общих вопросов теории граничных задач Теория разрешимости краевых задач для линейных моделей подобных уравнений была построена в работах С А Терсенова, А М Нахушева, И Е Егорова, А А Керефова, Н В Кислова, И М Петрушко, С Г Пяткова, С Г Подгаева, Т Д Джураева, В В Катышева, X X Ахмедова, М С Боу-енди, П Грисварда, К Д Пагани, Г Таленти, О Арены и других авторов Качественные свойства этих уравнений оказались такими, что в классах
типа И^1 решение существует и единственно С А Терсенов изучал эти задачи с меняющимся направлением эволюции в гельдеровских классах функций Как известно что в обычных краевых задачах для строго параболических уравнений гладкость начальных и граничных данных без дополнительных условий полностью обеспечивает принадлежность решения пространствам Гельдера Н^.'р/2 Но в случае уравнений с меняющимся направлением времени гладкость начальных и граничных данных далеко не обеспечивает принадлежность решения этим пространствам С А Терсенов разрешимость таких задач сводил к разрешимости сингулярного интегрального уравнения Им были в простейших случаях получены необходимые и достаточные условия разрешимости задачи в пространствах Н^1'/2 при р > 2 При этом условия ортогональности, которым должны удовлетворять данные задачи, были выписаны в явном виде
В работах С В Попова так же исследовался вопрос о существовании решений краевых задач для уравнения (1) в пространствах Гельдера, выписывались условия типа ортогональности, при выполнении которых при повышении гладкости данных задачи повышается и гладкость решений Отметим, что в одномерном случае число необходимых условий ортогональности конечно В то же время при многомерном случае число условий ортогональности бесконечно По-видимому, впервые этот факт был отмечен в работах С Г Пяткова Им доказаны теоремы о безусловном повышении гладкости решений с некоторым весом
Можно сказать, что на сегодняшний день полной теории краевых задач для уравнения (1) не существует
В представляемой диссертационной работе рассматриваюется уравнение (1), где оператор Ь — эллиптический оператор 2п-го порядка Среди работ, посвященных уравнениям (1) высокого порядка, отметим работы ИЕ Егорова, ВЕ Федорова, С В Попова, ТД Джураева, С Абдиназа-рова, Б Жураева, X X Ахмедова, А И Кожанова Ф X Мукминова, И М
Биклулова, А В Чуешева, ГФ Мирзиевой, Ф Г Мухлисова и др В работах С В Попова рассматривались параболические уравнения 2п-го порядка с меняющимся направлением времени Применяя теорию сингулярных уравнений, им доказана гельдеровская разрешимость поставленных задач, и было установлено 21{2п — 1) + 2 достаточных условий, обеспечивающих принадлежность решения данным пространствам В ряде его работ с целью выведения необходимых и достаточных условий, обеспечивающих гельде-ровскую разрешимость, были рассмотрены общие условия сопряжения для параболических уравнений четвертого порядка, и для них были найдены зависимости показателей гельдеровских пространств от весовых функций склеивания
Цель работы Цель диссертационной работы — нахождение 2п1 необходимых и достаточных условий разрешимости (2п1 -разрешимость) в пространствах Гельдера, исследование качественных свойств решений, в частности, определение условий повышения гладкости решения при увеличении гладкости начальных данных
Методы исследования. В диссертации использованы методы теории дифференциальных уравнений параболического типа, теории функций и теории интегральных уравнений, в частности, метод потенциалов, с помощью которых изучение краевых задач сводится к исследованию систем сингулярных интегральных уравнений
Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты поставлены и исследованы краевые задачи в гельдеровских пространствах для параболических уравнений 2п-го порядка с меняющимся направлением эволюции с общими условиями склеивания, явно представлены условия 2п£-разрешимости, в случаях п = 2 и п = 3 дополнительно найдена зависимость показателей гельдеровских пространств от весовых функций склеивания
Теоретическая и практическая ценность. Результаты диссертации
носят теоретический характер Все результаты диссертации являются новыми Выводы и положения, сформулированные в диссертации, базируются на строгих математических доказательствах
Область приложений полученных результатов — краевые задачи для неклассических уравнений математической физики Полученные в этой работе результаты могут стать основой для постановки и исследования новых краевых задач для уравнений с меняющимся направлением эволюции
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинаре "Уравнения переменного типа" профессора Попова С В (НИИ математики при ЯГУ), на научной конференции "Лаврентьевские чтения РС(Я)" (Якутск 2003, 2005, 2007), на Всероссийской научной конференции "Информационные технологии в науке, образовании и экономике" (Якутск, 2003, 2005), на IV и V Международных конференциях по математическому моделированию (Якутск 2004, 2007), на Всероссийской школе-семинаре "Математическое моделирование развития северных территорий' (Якутск 2006, 2007)
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 работах — тезисах 9 докладов и 4 статьях [ 1]—[13]
Работа поддержана конкурсом грантов по фундаментальным исследованиям в области математики Министерства образования РФ по программе "Университеты России" за 2002-2005 гг
Работа поддержана научной программой "Проведение научных исследований молодыми учеными" Федерального агентства по науке и инновациям Министерства образования и науки РФ за 2006 г — стажировкой в Институт математики им С Л Соболева СО РАН (Новосибирск)
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, разбитых на 9 параграфов, заключения и списка литературы Общий объем составляет 114 страниц Список цитируемой литературы содержит 171 наименований Формулы в каждой главе нумеруются тремя на-
туральными числами, первое из которых указывает на номер главы, второе - номер параграфа, третье - номер формулы в параграфе
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении даны краткие исторические сведения по теме диссертации, обосновывается актуальность работы, формулируются цели исследования, в кратком виде приводится содержание работы
Первая глава носит вспомогательный характер и состоит из трех параграфов
В § 1 1 даются определения и некоторые свойства гельдеровских пространств В § 1 2 приведены некоторые сведения из теории сингулярных интегральных уравнений В § 1 3 приведены фундаментальное решение и, так называемые, элементарные решения Пини-Каттабрига для параболического уравнения 2п-го порядка
Во второй главе, состоящей из пяти параграфов, в области = П х (О, Т), = М. исследуется разрешимость краевой задачи для параболических уравнений 2га-го порядка с меняющимся направлением эволюции
8511 = Ьм, (2)
ГД6
Решение уравнения ищем из пространства Гельдера р — 2п1 + 7,
О < 7 < 1, удовлетворяющее следующим начальным условиям
и(х,0) = ^г(х). х > 0, и{х,Т) = щ{х), х < 0, (3)
и условиям склеивания
= (О < £ < Т А; = 0, ,2п-1), (4)
где сгк — действительные постоянные, I > 1 — целое число
Центральным местом в этой главе является явное представление условий 2га/-разрешимости для краевой задачи (2)-(4), когда п - произвольное натуральное число Эти условия мы обозначаем так
Ь,(<р1,(р2) = 0, 5=1, Лп1 (5)
где Ьч — конкретные линейные интегральные операторы, выписываемые в явной форме
В § 2 1 излагается постановка задачи § 2 2 разбит на два пункта, в пункте 2 2 1 показываем единственность решения поставленной задачи для общего случая (га > 2), в пункте 2 2 2 излагается доказательство существования решения поставленной задачи в общем случае (га > 2) В § 2 3 рассматриваем случай га > 4 Отметим, что для доказательства 2га/-разрешимости в этом случае достаточно рассмотрения на линии раздела (х — 0) непрерывных условий склеивания = 1) (4), включая (2п — 1)-ю производную
Основным методом доказательства является метод параболических потенциалов, с помощью которых краевая задача приводится к решению систем интегральных уравнений Этот метод, развитый в работах Е Е Леви, Е Хольмгрена, М Жевре, Г М Мюнтца, А Н Тихонова, В П Михайлова, В Пини, Л Каттабрига, О А Ладыженской, В А Солонникова и других, является одним из эффективных средств доказательства теоремы существования решения для параболических уравнений Решение поставленной задачи ищется в виде параболических потенциалов простого слоя с неизвестными плотностями а, /?, построенными при помощи фундаментального решения и элементарных решений Пини-Каттабрига Согласно общей теории, нужно найти плотности а(£) и /?(£) из пространства Я'~1+^1(0,Т), причем
а^(О) = /?(,)(Т) = 0, (в = 0. ,/-1) Удовлетворив условиям склеивания (4), для определения плотностей получим систему интегральных уравнений с операторами Абеля, которое при
помощи формул обращения эквивалентно редуцируются к системе сингулярных интегральных уравнений нормального типа, характеристическая часть которых при п > 4 будет иметь вид
1 ^
ЕЕ 0(t) + (-l)Ii+1- [^dT = Cr Ж J т — t
0
Таким образом, основной результат данного параграфа формулируется в виде следующей теоремы
Теорема 2.1. Пусть <pi, щ € Ир (р = 2nl + 7) Тогда при выполнении 2nl условий (5) существует единственное решение уравнения (2), удовлетворяющее условиям (3) и (4), из пространства HP.fIn(Q±)
В §24и§25 параграфах подробно рассматриваются случаи п = 3 и п = 2 соответственно Для доказательства 2г?,/-разрешимости в этих случаях необходимо рассмотрение общих условий склеивания на линии раздела (г = 0) Отметим, что найдена зависимость показателей гельдеровских пространств от весовых функций склеивания
В этих случаях характеристическая часть системы сингулярных интегральных уравнений нормального типа будет иметь вид
1 „
= aE0(t) + — [ ® - dr = G, (6)
Ж J T — t
О
где о = a(<7fc), ft = 6(a>)
Итак, в § 2 4 основным результатом является следующая теорема
Теорема 2.2. Пусть <pi, <£>2 € Нр (р = 61 + 7) Тогда при выполнении 6Z условий вида (5) существует единственное решение уравнения (2), удовлетворяющее условиям (3) и (4), из пространства (в — £ aiotg ||| €
1) ?/6, если 0 < 7 < 2 - 66»,
2) tfjf6, <? = 6Z + 2 - 6(9, если 2 - 60 < 7 < 1,
3) Нп{ £ \ч если -7 =2 — 60, где е — сколь угодно малая положительная постоянная
ЗАМЕЧАНИЕ 2 1 Если выполнены условия теоремы при в < А, то единственное решение задачи (2)-(4) существует из искомого пространства при выполнении 61 условий вида (5)
Замечание 2 2 Если выполнены условия теоремы при в > |, то единственное решение задачи (2)-(4) существует из искомого пространства Н™/6 при выполнении 1Ы + 2 условий вида (5)
ПРИМЕР 2 1 Для уравнения (2) с начальными условиями (3) рассмотрим условия склеивания (4) при ст3 = 1 {] = 0,1, ,5) В этом случае система сингулярных уравнений (6) будет иметь вид
«'U_<3. + о-1
t ' 486 ' 4'
о
мы находимся в условиях доказанной теоремы, и единственное решение исходной задачи существует при выполнении 61 условий (5)
Пример 2 2 Для уравнения (2) с начальными условиями (3) рассмотрим условия склеивания (4) при ctq = сгг = 03 = 05 = 1, о\ = 04 = — 1 В этом случае система сингулярных уравнений (6) будет иметь вид
-1в;1а<1<.) + / м* _ g
162 162тг у г — t
о
В этом случае в = ^ aictg ^^l^5 ~ 0,023 < | и мы находимся в условиях доказанной теоремы, и единственное решение исходной задачи существует при выполнении 6Z условий (5)
пример 2 3 Для уравнения (2) с начальными условиями (3) рассмотрим условия склеивания (4) при сто = = = §> сгз = ст4 = = 2 В
этом случае система сингулярных уравнений (6) будет иметь вид
1261515 + 7319120V3 ~ 302107 + 175437л/3 [ 0{т) -
2654208 / {t> 5971968тг J т-t
о
В этом случае в = A arctg ~ 0,49 > | и мы находимся в условиях замечания 2, и единственное решение исходной задачи существует при выполнении Ш + 2 условий вида (5)
В § 2 5 основной результат формулируем в виде следующей теоремы
Теорема 2 3. Пусть срь ip2 € Нр (р = 4/ + 7) Тогда при выполнении 4/ условий вида (5) существует единственное решение уравнения (2), удовлетворяющее условиям (3) и (4), из пространства (9 — ^ aictg ||| <
1) Я? £/4, если 0 < -> < 1 - 4(9,
2) д = 4Z + 1 — 40, если 1 - 46» < -7 < 1,
3) Я^ е ^ если 7 = 1—40, где е — сколь угодно малая положительная постоянная
ЗАМЕЧАНИЕ 2 3 Если выполнены условия теоремы при 0 > то единственное решение задачи (2)-(4) существует из искомого пространства Я^ при выполнении 61 + 2 усчовий вида (5)
ПРИМЕР 2 4 Для уравнения (2) с начальными условиями (3) рассмотрим условия склеивания (4) при сто = 1, oi = 1, 02 = — 1, сг3 = — 1 В этом случае система сингулярных уравнений (6) будет иметь вид
(л/2+1 )E0{t)-^2 + 1)E =
7Г J Т — t
о
и единственное решение исходной задачи существует при выполнении 61 + 2 условий вида (5)
ПРИМЕР 2 5 Для уравнения (2) с начальными з'словиями (3) рассмотрим условия склеивания (4) при ctq = 1, rTi = — 1, ст-г - 1, 03 = — 1 В этом
случае система сингулярных уравнений (6) будет иметь вид
(У2-1 = а
7Г J T-t
О
этом случае в = ^ах^^щ « 0,054 < 0,25 и мы находимся в условиях доказанной теоремы, и единственное решение исходной задачи существует при выполнении 41 условий (5)
В третьей главе рассматривается задача Жевре в прямоугольной области [—1,11 х [0, Г] для модельного уравнения с меняющимся направлением времени
w„=sgn.'Z(7)
с граничными условиями
м(т,Т) = ит(х), -1 < х < 0, и(х, 0) = «о(ж), 0 < х < 1, (8) г1(-1,4) = м(1,4) = 0, (9)
и условиями склейки на линии раздела
и(+0, Ь) = и(-0, ¿), щ (+0, = мГ(-0, ¿) (10)
Впервые граничные условия вида (8) появились в работе французского ученого М Жевре (1913) Отметим, что эти граничные условия, заданные на части верхней и части нижней границы, представляют собой, по сути, одно граничное условие В работе Н В Кислова и И С Пулькина рассмотрена краевая задача (7)—(9) с обобщенными условиями склейки, в процессе исследования авторы исключают из рассмотрения случай непрерывных условий склеивания (10) и доказывают в остальных случаях разрешимость краевой задачи В этой главе мы доказываем аналогичную теорему для случая непрерывных условий склеивания на линии раздела (х = 0) При доказательстве используем методом разделения переменных и сводим разрешимость исходной краевой задачи (7)—(10) к исследованию бесконечных
систем линейных уравнений с бесконечным множеством неизвестных Доказана теорема
Теорема 3.1. Пусть щ € С(0,1), «т € С(—1,0) Тогда существует единственное решение v(t, t) € С2 [(—1,0) U (0.1) х (0, Г)] краевой задачи
(Г)—(10)
Работа автора по теме диссертации
[1] Потапова, C.B. Разрешимость параболических уравнений 2п-го порядка с меняющимся направлением эволюции / С.В Потапова, C.B. Попов // Вестник Самарского университета. — Самара, 2007. — Серия: естественнонаучная, №6 (56). — С.162—175.
[2] Потапова, С В О свойствах собственных функций одной спектральной задачи /' С В Потапова // VII Лаврентьевские чтения научн конф студентов и молодых ученых сб ст — Якутск, 2003 — Т 1, секция Математика, механика и физика — С 121-123
[3] Потапова, С В Разрешимость одной краевой задачи для параболического уравнения с меняющимся направлением времени / С В Потапова / /' Студент и научно - технический прогресс Математика материалы XLII междунар конф / М-во образования Рос Федерации, СО РАН, Новосиб гос ун-т , [редкол А С Морозов и др ] — Новосибирск, 2004 — С 47-48
[4] Потапова, С В Разрешимость одной краевой задачи для параболического уравнения переменного типа методом Фурье / С В Потапова / / IV Международная конференция по математическому моделированию тез докл [отв ред И Е Егоров] — Якутск, 2004 — С 35-36
[5] Потапова, С В Алгебраический метод решения одной краевой задачи переменного типа / С В Потапова //' Информационные технологии в науке, образовании и экономике тез докл Всерос науч конф / М-во науки и проф образования РС(Я), Якут гос ун-т им M К Аммосова , — Якутск, 2005 - Ч 1 - С 76-77
[6] Потапова, С В Разрешимость одной краевой задачи для параболического уравнения с меняющимся направлением времени / С В Потапова // Мат заметки ЯГУ - 2006 - Т 13, №1 _ С 121-134
[7] Потапова, С В О параболических уравнениях шестого порядка с меняющимся направлением времени / С В Потапова // Математическое моделирование развития северных территорий в условиях рынка тез докл IV Всерос школы-семинар студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов / М-во образования Рос Федерации, Якут гос ун-т им M К Аммосова , — Якутск 2006 — С 47-49
[8] Потапова, С В Гельдеровские классы решений параболических уравнений шестого порядка с меняющимся направлением эволюции / С В Потапова, С В Попов // Мат заметки ЯГУ - 2007 - Т14, №1 - С 58-81
[9] Потапова, С В О параболических уравнениях восьмого порядка с меняющимся направлением времени / С В Потапова // Современные направления теоретических и прикладных исследований сб науч тр по материалам межд науч -практ конф / М-во образования Рос Федерации, Одесс гос ун-т им M К Аммосова , — Одесса Черноморье, 2007 — Т21 Физика и математика, география, геология — С 44-45
[10] Потапова, С В Разрешимость краевых задач для параболических уравнений 2п-го порядка с меняющимся направлением эволюции / С В Потапова // Студент и научно - технический прогресс Математика материалы XLV междунар конф / М-во образования Рос Федерации, СО РАН, Новосиб гос ун-т , [редкол А С Морозов и др ] — Новосибирск, 2007 - С 43-44
[11] Потапова, С В О существовании гладких решений для смешанных уравнений переменного типа / С В Попов, С В Потапова //V Международная конференция по математическому моделированию, посвященная 75-летию академика В H Монахова тез докл [отв ред И Е Егоров] — Якутск, 2007 - С 35-36
[12] Потапова, С В Гельдеровская разрешимость параболических уравнений 2п-го порядка с меняющимся направлением эволюции /С В Попов, С В Потапова // Дифференциальные уравнения, теория функций и ипри-ложения тез докл Межд конф , посвященной 100-летию со дня рождения академика И H Векуа / Новосиб гос ун-т, СО РАН , — Новосибирск, 2007 - С 252-254
[13] Потапова, С В Гладкие решения для смешанных уравнений переменного типа / С В Попов, С В Потапова // XXXII Дальневосточная математическая школа-семинар им Е В Золотова тез докл — Владивосток, 2007 - С 42-43
РАЗРЕШИМОСТЬ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ 2п-ПАРАБ ОДИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ С МЕНЯЮЩИМСЯ НАПРАВЛЕНИЕМ ЭВОЛЮЦИИ
автореферат
ПОТАПОВА Саргылана Викторовна
Попжсшо и ПС Чспь 04 10 2007 I Форма) 60х84/1(> Печл 1,0 Уч-изд л 1,25 Тираж 100 экз Заказ 13
Отпечатано в филиале издательства ЯГУ, Институт математики и информатики ЯГУ Адрес г Якутск ул Кулаковского 48 Тел (4112) 496833
ВВЕДЕНИЕ
1. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ
§1.1 Гельдеровские пространства.
§1.2 Некоторые сведения из теории сингулярных интегральных уравнений
§1.3 Элементарные решения Пини-Каттабрига для параболического уравнения высокого порядка.
2. КРАЕВЫЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ 2п-ПАРАБОЛИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ С МЕНЯЮЩИМСЯ НАПРАВЛЕНИЕМ ЭВОЛЮЦИИ
§2.1 Постановка задачи.
§2.2 Общий случай.
2.2.1 Единственность решения
2.2.2 Существование решения.
§2.3 Случай п > 4.
§2.4 Случай п = 3.
§2.5 Случай п = 2.
3 РАЗРЕШИМОСТЬ ЗАДАЧИ ЖЕВРЕ С НЕПРЕРЫВНЫМИ УСЛОВИЯМИ СКЛЕЙКИ
Актуальность темы. Пусть Е комплексное гильбертово пространство со скалярным произведением (■, •) и нормой || • || и В, L линейные операторы, действующие в нем. Рассмотрим уравнение
But = Lu + f, t G (О, Т), (Т < оо), (1)
Краевые задачи для уравнения (1) представляют собой абстрактную форму многих краевых задач для уравнений и систем уравнений в частных производных, для интегро-дифференциальных уравнений. Даже в этот простейший класс уравнений входит значительное количество задач, возникающих в математической физике.
Для уравнений соболевского типа (спектр пучка L + ХВ содержится в одной из полуплоскостей вида ReX < а, ReX > а) это задачи гидро и газовой динамики, теории упрогости и некоторые другие. Среди работ, посвященных таким уравнениям, отметим [41, 65, 72, 124, 125, 142].
Уравнения не типа Соболева (как правило, это означает, что спектр оператора В содержит одновременно бесконечные подмножества положительной и отрицательной полуоси)возникают в гидродинамике при изучении движения жидкости со знакопеременным коэффициентом вязкости, в теории переноса при описании процессов переноса нейтронов в ядерном реакторе, рассеивания электронов в металле, в частности плите, проникновения х-лучей и 7-лучей сквозь рассеивающую среду, движения частиц (нейтронов, фотонов, электронов и т.д.) в некоторой среде [8, 16, 25, 26, 45, 47, 54, 70]. Так же они возникают в геометрии, популяционной генетике [17, 68, 69] и некоторых других областях.
Исследованием уравнения (1) соболевского типа в различных случаях пространства Е и операторов В, L занимались многие математики, среди них К. Вейерштрасс, JI. Кронекер, Ф.Р. Гантмахер, Ю.Е. Бояринцев, математики из школы С.Г. Крейна, В.Б. Осипов, С.Д. Эйдельман, С.П. Зубова, К.И. Чернышев, P.E. Шовальтер, А.Г. Руткас, Н.И. Радбель, H.A. Сидоров, М.В. Фалеев, А.И. Кожанов, А. Фавани, Г.А. Свиридюк, И.В. Мельников, М.А. Альшан-ский и др.
Уравнение вида (1), не являющееся уравнением соболевского типа, в абстрактной форме исследовалось, например, Р.Билсом, Н.В. Кисловым, В. Гринбергом, К.В.М. ван дер Ми, П.Ф. Звейфелом, С.Г. Пятковым, П. Гри-свардом. Среди методов, применяемых для исследования разрешимости краевых задач для таких уравнений, можно выделить вариационный метод, основанный на проекционных теоремах типа Лакса-Мильграма, методы теории полугрупп, метод Фурье (разложение по собственным функциям).
В работах Н.В. Кислова [50, 52, 53] рассматрены дифференциально-операторные уравнения вида (1) в случае, когда операторы Ь, В симметричные в гильбертовом пространстве Е, причем Ь положительный. Была сформулирована и доказана проекционная теорема, являющаяся обобщением известной теоремы Лакса-Мильграма, позволяющая доказывать существование и единственность слабых и сильных решений краевых задач для уравнения (1). Также было доказано, что сильные решения неоднородных краевых задач обладают гладкостью, достаточной для существования следов решений в соответствующих пространствах.
Отметим, что для уравнений соболевского типа или близких к ним, а также и для некоторых уравнений, не принадлежащих соболевскому типу, корректна обычная задача Коши или задача близкая к ней. Иная ситуация в случае, если уравнение не является уравнением типа Соболева. Ранее, в работах [б, 8, 10, 37, 53, 81, 134] были изучены корректные краевые задачи для модельных уравнений вида (1). В этом случае при исследовании вопросов разрешимости, единственности и устойчивости решений возникают ряд проблем, связанных в основном с тем фактом, что на данном временном интервале решение данной задачи не всегда существует. Как правило, оно существует (например, решение первой начально-краевой задачи), но на некотором малом временном промежутке, а далее может разрушиться в том смысле, что решение или его производные могут обратиться в оо. Примером может служить тот случай, когда коэффициенты уравнения на какой-то поверхности в области задания уравнения плохо себя ведут, например, обращаются в оо. Другими примерами, не очень хороших сингулярных параболических задач служат параболические уравнения с меняющимся направлением времени, которые являются предметом исследования данной диссертационной работы. Это уравнения вида д(х, t)ut + L{x, t, Dx)u = f{x, t), (x,t)eQ = Gx (0, T) (T < oo), (2) где L - эллиптический оператор порядка 2m, определенный в некоторой области G С W1 и заданный некоторым дифференциальным выражением
Lu = ^ aa(x,t)Dau а\<2 т и набором краевых условий вида
BjU\s= Y, bjia{x,t)Dau\s, S = dGx(0,T). (3) q| <rrij
В большинстве работ рассматривались следующие краевые условия при t = 0nt = T: и\1=0 = щ(х) (xGG+(0)), u\t=T = uT(x) (xeG-(T)), (4) где G+(0) = {х Е G : д(х, 0) > 0}, G~(T) = {х G G : д(х,Т) < 0}.
Параболические уравнения с меняющимся направлением времени и задачи вида (2)-(4) часто возникают в физике. Приведем ряд работ, где рассматривались различные физические процессы, описываемые этими уравнениями: теория переноса, рассеивание электронов [8, 45, 12, 26, 13], осцилляция плазмы [47], стационарные волны в плазме [43], кинетическая теория [54], диффузионные процессы и процессы переноса, уравнение Фоккера-Планка, Крамерса и др. [7]-[11], [46], [130] теория вероятностей процессов Ohrnsyein-Uhlenbeck [82], перенос радиации [127], уравнения гидродинамики, теория фильтрации [15, 75, 76, 77, 78, 158, 67].
Первыми работами, посвященными уравнениям параболического типа с меняющимся направлением времени, по-видимому, были работы М. Жевре [37, 38]. Он рассматривал уравнение вида sgn х \x\put = а(х, t)uxx + b(x, t)ux -f с(ж, t)u + /, где p > 0, a(x,t) > 5 > 0, показал, что при некоторых предположениях это уравнение есть каноническая форма параболического уравнения типа
А(х, t)ut = а(х, t)uxx + b(x, t)ux + с(х, t)u + /, где коэффициент А(х, £) меняет знак, рассмотрел вопрос о единственности решений вышеприведенной краевой задачи (2)-(4) (принцип максимума) и свел вопрос о ее разрешимости к вопросу о разрешимости интегрального уравнения типа Абеля. В связи с этим отметим, что задача вида (3)-(5) в ряде работ была названа задачей Жевре.
После долгого перерыва наиболее интенсивно уравнения вида (2) начали исследоваться в 60-70е годы. В работе М.С. Бауэнди и П. Гривара [б] рассмотрено параболическое уравнение с меняющимся направлением времени д2ти хи* + Н)"^ = ^ *) е (а, 6) X (О, Т), а < 0 < 6 с краевыми условиями дки Л , -
0, к = 0,ш — 1,
0Х х=а,Ь и(х, 0) = щ(х) при х > 0, и(х, Т) = 11т(х) при х < 0.
Применение вариационных методов (проекционной теоремы Лионса) позволило им доказать существование и единственность слабого решения.
С.Д. Пагани и Г. Таленти [81] исследовали уравнение sgnхщ = ихх -ки + /, ОМ) е (-1,1) х (0, оо).
С помощью теории интегральных уравнений Винера-Хопфа доказаны теоремы существования классического (регулярного) решения.
С.А. Терсеновым (80-90 годы) в ряде работ исследовалось, в частности, модельное параболическое уравнение с меняющимся направлением времени sgnхщ = ихх, е (-1,1) х (0,Г), и ряд других модельных уравнений которые с помощью теории потенциала редуцировались к системе сингулярных интегральных уравнений. Как известно, в обычных краевых задачах для строго параболических уравнений гладкость начальных и граничных данных без дополнительных условий полностью обеспечивает принадлежность решения пространствам Гельдера Нр'р/2. Но в случае уравнений с меняющимся направлением времени гладкость начальных и граничных данных далеко не обеспечивает принадлежность решения этим пространствам. С.А. Терсеновым в простейших случаях получены необходимые и достаточные условия разрешимости задачи в пространствах при р > 2. При этом условия ортогональности, которым должны удовлетворять данные задачи, были выписаны в явном виде.
Далее краевые задачи вида (1), (2) рассматривались в многочисленных работах C.B. Попова [88]-[105]. Его работы главным образом посвящены уравнениям вида дп ( дпи\ h(x) sgn хщ - (-l)n+1— i ф, с(х, t)u = f(t, х): где функции h(x),k(x,t) знакоопределены. Исследовался вопрос о существовании решений краевой задачи (2)-(4) в пространствах Гельдера. Им также, как и С.А. Терсеновым, выписывались условия типа ортогональности, при выполнении которых при повышении гладкости данных задачи повышалась и гладкость решений. Отметим, что в одномерном случае число необходимых условий ортогональности конечно. В то же время в многомерном случае число условий ортогональности (интегрального характера) бесконечно. По-видимому, впервые этот факт был отмечен в работах С.Г. Пяткова [114, 115].
В этих работах С.Г. Пятков исследовал параболическое уравнение с меняющимся направлением времени m ß m g(x)ut = ¿^(M^ + S bi(x> + u + i,j=1 1 i=1 где x 6 fi С M™, t € (0,7") с краевыми условиями (4). Изучены свойства собственных функций соответствующей спектральной задачи, с помощью которых доказана разрешимость краевой задачи. Как упоминалось выше, в работах С.А. Терсенова в случае m = 1 при повышении гладкости данных задачи решение будет гладким при выполнении некоторого конечного числа условий ортогональности. С.Г. Пятковым показано, что в случае m > 1 число условий ортогональности бесконечно. Им доказаны теоремы о безусловном повышении гладкости решений с некоторым весом.
В работе С.Г. Пятковым [118] исследовалось уравнение в частных производных m п Q п
J2ki(x>y)uVi = Y^ ^(aij(x,y)uXj) + ^bi(x,y)uXi-^c(x,y)u^ f(x,y), i=1 г, j=1 1 г=1 где х £ П С £ С Мш. Это уравнение при т = 1 входит в класс рассматриваемых уравнений (1). Вариационными методами доказаны теоремы существования и единственности слабого решения. Также показано, что при повышении гладкости данных задачи повышается внутренняя гладкость решения.
Как было отмечено, уравнения вида (2) возникают в теории переноса [25, 47, 54]. Например, уравнение переноса нейтронов при определенных предположениях имеет вид 1 шх(х, = а(ц)и{х,ц) — ! К(ц,и)и(х,1>)(11>, {хф) € (—а, а) X (—1,1).
-1
Уравнения такого вида исследовались, например, в работах М. Мохтар-Харуби и X. Латрака [68, 69, 70]. В частности, они занимались спектральной теорией.
В. Гринберг [24] исследовал систему уравнений, описывающих многогрупповой перенос нейтронов 1 шх(х, ¡1) = Ей (я, ¡л) — С J и{х, г/) (¿и, (х, ц) £ (—а, а) х (—1,1),
-1 где и = (щ,. ,ип)Т, Е - диагональная положительная матрица и С = постоянная симметрическая матрица. Он рассматривал случай (¿е£(Е - С) ф 0. Используя функциональный подход, в частности, теорию пространств с индефинитной метрикой, он представил решение системы явно.
Также в теории переноса для описания процесса рассеивания электронов предлагается следующее уравнение
Он $ ди
Это уравнение и связанная с ним спектральная задача рассматривалась, например, в работах Р. Билса [8], X. Капера, Г. Леккеркеркера, А. Зеттла [45]. Р. Билсом были доказаны теоремы об однозначной разрешимости краевых задач (4) для этого уравнения.
В работе M. Клауса, К.В.M. ван дер Ми и В. Протопопеску [59] даны два эквивалентных метода построения в явном виде решения краевой задачи д ди ~ q№u(x> я G (0, оо), fie (а, Ъ), u(0,/i) = u+(/j), если и}(ц) > О, \\и{х^)\\ь2,ш(а,Ь)=0(1) ИЛИ о(1) При Я ->00 и и(х, ц) удовлетворяет самосопряженным краевым условиям оператора Lh = — (ph1)'. Функция со меняет знак на (а, Ь) конечное число раз. В класс рассматриваемых ими уравнений входят уравнение рассеивания электронов, уравнение Фоккера-Планка [10]. Первый из предложенных методов основан на разложении по собственным функциям, а второй использует теорию интегральных уравнений типа Винера-Хопфа и факторизацию.
Среди других работ, посвященных уравнениям (2) отметим работы Н.В. Кислова [50, 52, 53], Х.Х. Ахмедова [4], И.Е. Егорова [30]-[36], Б. Спиглер [130], М. Клаус, К.В.М. ван дер Ми и В. Протопопеску [59], С.Г. Пяткова [111]-[120], H.JI. Абашеевой [1, 2].
Можно сказать, что на сегодняшний день сколько-нибудь полной теории краевых задач для уравнения (2) не существует. Делаются попытки создать хоть какую-нибудь общую теорию. Например, работа С.Г. Пяткова [121] посвящена 1/2 - теории краевых задач для уравнения вида (2), иследован вопрос о разрешимости и свойствах решений краевых задач. В работе С.Н. Глазатова [22] анонсируются новые результаты в теории краевых задач для некоторого класса линейных и нелинейных дифференциальных уравнений, который включает в себя прямые и обратные параболические, вырождающиеся параболические уравнения, параболические уравнения с меняющимся направлением времени и стационарные уравнения. Оказывается, что для всего этого класса корректна одна и та же краевая задача. Автор утверждает, что с этой точки зрения более уместно говорить не о различных типах уравнений в рамках формальной классификации, а об одном классе уравнений специального вида с одной выделенной переменной, которые, вообще говоря, не разрешены относительно производной по этой переменной. В работе рассмотрена ¿-периодическая задача, которая не рассматривалась в ранее известных работах. Для ¿-периодической задачи выведена теорема существо
1 2 вания и единственности в пространстве W2' (Q).
В работе И.М. Петрушко, Е.В. Черных [83] изучены ряд свойств решений параболических уравнений с меняющимся направлением времени, улучшены результаты работ С.Г. Пяткова [115] и И.Е. Егорова [33].
Также следует отметить, что интерес к краевым задачам с меняющимся направлением времени в конкретной постановке в последние годы привлекает внимание многих специалистов по теории дифференциальных уравнений в частных производных. Следует отметить работы учеников Н.В. Кислова. Так в работе [55] исследуется задача Жевре для уравнения щ — sgn х • ихх = О в прямоугольнике [—1,1] х [0,Т] с обобщенными условиями склейки на линии разрыва. Методом разделения переменных показано существование и единственность классического решения при некоторых естественных условиях склейки, выписан ортонормированный базис и найдена асимптотика собственных значений. Далее в работе [56] исследуется обобщенное решение неоднородной краевой задачи. В работах [58, 57] исследуется краевая задача для данного же уравнения в полосе, рассмотрены классические решения, исследована гладкость решений на границе в классе липшиц-непрерывных граничных условий. Преимущество этих работ в том, что решение ищется в явном виде, с помощью которого исследуются различные свойства этих решений.
Есть ряд работ, посвященных отысканию в явном виде фундаментальных решений уравнений вида (2). В частности, в работе [23] построено фундаментальное решение уравнения иуу — sgny\y\pux = 0, с помощью которого получено явное решение неоднородной первой краевой задачи, в работе [40] приводится исторический обзор результатов, связанных с фундаментальными решениями наиболее известных уравнений старших порядков. Можно отметить также работы [73, 14].
Для уравнений высокого порядка, отметим работы [31, 3, 39, 28, 60]. Среди последних работ отметим статьи [156, 73, 40, 152, 153, 29, 79, 42], а также работы C.B. Попова [92, 96, 97, 98, 100, 102, 104, 101, 35, 108, 109, 107, 106].
Нелинейные параболические уравнения с меняющимся направлением времени начали рассматриваться, по-видимому впервые, в работах H.H. Яненко
67], который для описания сложных течений вязкой жидкости предложил следующую модель где Л равна либо нулю, либо единице, а функция и такова, что и)'(р) > S > О для \р\ > N, где N - некоторая положительная постоянная, и для \р\ < N функция lü' может менять знак. Подобные уравнения, возникают, также при исследовании встречных потоков при описании пограничного слоя и в теории фильтрации двухфазной жидкости. Ряд простейших результатов для уравнения (10) приведены в книге В.А. Новикова, H.A. Ларькина и H.H. Яненко [67]. Априорные оценки для этого уравнения были получены, например, в нескольких работах М.М. Лаврентьева (мл.) [63, 64]. Первая теорема существования была получена в работе К. Холдинга [149] в случае Л = 0, который в случае кусочно-линейной функции и доказал, что первая начально-краевая задача для уравнения (2) имеет бесконечное количество различных решений. В последствии в работе С.Г. Пяткова и А.Г. Подгаева [116] был получен аналогичный результат в случае произвольной функции и. Уравнение полученное параболической регуляризацией (к уравнению добавляется 4-я производная по переменной х с малым параметром) впоследствии стало называться уравнением Кана-Хилларда и оно исследовалось рядом авторов. Существование мерозначных решений для уравнения (2) было доказано в работе П.И. Плотникова [87]. Можно отметить также работу М. Слерода [128].
В работах О.Б. Бочарова [15], В.Н. Монахова, C.B. Попова [77, 78] рассматривались уравнения, когда коэффициент меняющий знак стоит перед первой производной по времени. В частности, О.Б. Бочаров рассмотрел задачу Дирихле для уравнения а в работах В.Н. Монахова и C.B. Попова рассматривалась задача Дирихле для уравнения Прандтля-Мизеса и более общих параболических уравнений его включающих. Теорема существования были доказаны лишь при очень жестких предположениях на праищ - ихх = f(x,t), (x,t) £ Q = (0,1) X (0,Т),
6) sgn(u)ut - \и\1/2ихх = f(x,t)
7) вую часть и начальные данные (предположения типа существования верхних и нижних решений специального вида). Какого либо общего результата в отношении этой задачи для уравнений (6), (7) на данный момент не имеется.
Также отметим работу И.В. Кузнецова [61].
С уравнением (2) в случае если коэффициент перед производной и коэффициенты оператора Ь не зависят от времени можно естественным образом связать эллиптическую спектральную задачу с незнакоопределенной весовой функцией вида
Ьи = Хд{х)щ хевсЯ71. (8)
Здесь функция д(х) может менять знак и обращаться в нуль на множестве ненулевой меры. Здесь возникает несколько вопросов: плотность и базисность собственных и присоединенных функций в определенных пространствах, которые естественно возникают при исследовании этой задачи, асимптотическое распределение собственных значений. Первые работы, посвященные этой задаче, появились в начале 20 века. Следует упомянуть работы Д. Гильберта [150]. Для случая т = 1, п = 1, Ь - положительный оператор им доказано существование бесконечного числа положительных и отрицательных собственных значений и рассмотрено соответствующее разложение по собственным функциям. В случае т = п = 1, £1 = (0, оо) задача (8) рассматривалась в работе Г. Вейла [18]. Различные вопросы, связанные с такими спектральными задачами, рассматривались также в работах О. Хопта [146], Д. Гильберта [150], Р.Г.Д. Ричардсона [122]. В многомерном случае первые результаты были получены в работах Е. Холмгрена [151]. Он рассмотрел задачу Дирихле для уравнения
Аи + \д(х)и = 0, х£ПсЖп, когда д(х) непрерывная и меняющая знак функция, и доказал существование бесконечного числа положительных и отрицательных собственных значений, которые могут быть охарактеризованы принципом "тт-тах".
Множество работ было посвящено изучению модельных задач, связанных со спектральной задачей (8) [9, 11, 10, 45, 46, 59, 71, 147]. Среди вопросов, рассмотренных в этих работах были также вопрос о плотности собственных функций задачи (8) в ^о = £2,5 (С \ Со) (Со = {х £ й : д(х) = 0}), вопрос о плотности собственных функций задачи (8), соответствующих положительным (отрицательным) собственным значениям в (Ь2,д{С~)). Здесь {х 6 О : д(х) > (<)0} и под пространством ¿2понимаем пространство измеримых функций с конечной нормой
1НЦ,<п> = ¡в\д(*)Ы*)\1<Ь
Наиболее общие результаты, посвященные этим вопросам, появились не так давно в работах М. Файермана [138]—[141]. Им также был рассмотрен случай несамосопряженного оператора Ь. В работе С.Г. Пяткова [113] рассматривалось операторно-дифференциальное уравнение (1), где Ь самосопряженный и положительно определенный оператор с плотной в данном комплексном гильбертовом пространстве Е областью определения, В самосопряженный, осуществляющий изоморфизм Е на Е. С помощью теории интерполяции были исследованы свойства собственных функций спектральной задачи более общего вида
Ьи = ХВи. (9)
Было доказано, что при некоторых дополнительных условиях собственные функции задачи (9) образуют базис Рисса в пространстве Е. Точнее, было найдено необходимое и достаточное условие базисности и установлены достаточные условия для базисности. Далее, с помощью разложения в ряд по собственным функциям задачи (9) были доказаны теоремы существования и единственности для уравнения (1) с определенными краевыми условиями.
Первыми работами, посвященными вопросам базисности собственных и присоединенных элементов задачи (9), были работы Р. Билса [7], М. Файермана, Г.Ф. Роха [138], Б. Кургуса и Г. Лангера [62], С.Г. Пяткова [114, 115]. В этих работах были найдены необходимые и достаточные условия базисности. Наиболее оптимальные из них были получены в работах С.Г. Пяткова и формулируются в терминах теории интерполяции банаховых пространств и теории пространств с индефинитной метрикой. Им найдены необходимые и достаточные условия, приведены достаточные условия, гарантирующие ба-зисность по Риссу спектральной задачи (9).
Цель работы. В работах С.В. Попова [107, 92, 106] исследовалась разрешимость краевых задач для параболического уравнения 2п-го порядка с меняющимся направлением времени в пространствах Гельдера Н^2п, р = 2п1 + 7, 0 < 7 < 1. Было установлено 21(2тг — 1) + 2 достаточных условий, обеспечивающих принадлежность решения данным пространствам. Цель диссертационной работы — нахождение 2п1 необходимых и достаточных условий разрешимости (2п1-разрешимость) в пространствах Гельдера, исследование качественных свойств решений, в частности, определение условий повышения гладкости решения при увеличении гладкости начальных данных.
Методы исследования. В диссертации использованы методы теории дифференциальных уравнений параболического типа, теории функций и теории интегральных уравнений, в частности, метод потенциалов, с помощью которых изучение краевых задач сводится к исследованию систем сингулярных интегральных уравнений. Отметим монографии Ф.Д. Гахова [20], Н.И. Мусхелишвили [80], Н.П. Векуа [19]. а также В.Н. Монахова [74], С.А. Терсе-нова [134].
Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты: поставлены и исследованы краевые задачи в гельдеровских пространствах для параболических уравнений 2п-го порядка с меняющимся направлением эволюции с общими условиями склеивания; явно представлены условия 2гг/-разрешимости; в случаях п = 2 и п = 3 дополнительно найдена зависимость показателей гельдеровских пространств от весовых функций склеивания.
Теоретическая и практическая ценность. Результаты диссертации носят теоретический характер. Все результаты диссертации являются новыми. Выводы и положения, сформулированные в диссертации, базируются на строгих математических доказательствах.
Область приложений полученных результатов — краевые задачи для неклассических уравнений математической физики. Полученные в этой работе результаты могут стать основой для постановки и исследования новых краевых задач для уравнений с меняющимся направлением эволюции.
Содержание диссертации. Опишем содержание работы. Первая глава носит вспомогательный характер, состоит из трех параграфов. В первом параграфе даются определения и некоторые свойства гельдеровских пространств, во втором параграфе некоторые сведения из теории сингулярных интегральных уравнений. Изложение в основном соответствует книге [80]. В третьем параграфе приведены фундаментальное решение и, так называемые, элементарные решения Пини-Каттабрига для параболического уравнения 2п-го порядка.
Во второй, основной, главе в области = Г2 х (0, Т), = М мы исследуем разрешимость краевой задачи для параболических уравнений 2п-го порядка с меняющимся направлением эволюции sgn хщ = Ьи, (10) где к(х,£)>5> 0, с{х,Ь)< 0.
Решение уравнения ищется из пространства Гельдера Н^2п, р = 2п1 + 7, 0 < 7 < 1, удовлетворяющее следующим начальным условиям и(х, 0) = (р\(х), х > 0, и(х,Т) = (р2(х), х < 0, (11) и условиям склеивания дки д^и
-к(-(0 <Ь<Т, А; = 0,., 2п — 1), (12) где а к — действительные постоянные, I > 1 — целое число.
Центральным местом в этой главе является явное представление условий 2п/-разрешимости для краевой задачи (10)-(12), когда п - произвольное натуральное число. Эти условия мы обозначаем так:
Ьа(1р1,(р2) = 0, 8 = 1,.,2п1. (13) где Ь8 — конкретные линейные интегральные операторы, выписываемые в явной форме.
Глава состоит из пяти параграфов. В первом параграфе излагается постановка задачи, второй параграф разбит на два пункта, в первом показывается единственность решения поставленной задачи для общего случая (п> 2), во втором пункте подробно излагается доказательство существования решения поставленной задачи в общем случае (п > 2). В третьем параграфе рассматривается случай п > 4. Отметим, что для доказательства 2п/-разрешимости в этом случае достаточно рассмотрения на линии раздела (х = 0) непрерывных условий склеивания (сг& = 1) (12), включая (2п — 1)-ю производную.
Основным методом доказательства является метод параболических потенциалов, с помощью которых краевая задача приводится к решению систем интегральных уравнений. Этот метод, развитый в работах Е.Е. Леви, Е. Хольм-грена, М. Жевре, Г.М. Мюнтца, А.Н. Тихонова, В.П. Михайлова, Б. Пини, Л. Каттабрига, О.А. Ладыженской, В.А. Солонникова и других, является одним из эффективных средств доказательства теоремы существования решения для параболических уравнений. В этом параграфе решение поставленной задачи ищется в виде параболических потенциалов простого слоя с неизвест ными плотностями а, (3, построенными при помощи фундаментального решения и элементарных решений Пини-Каттабрига [48, 85]. Согласно [66], нужно найти плотности а(£) и /?(£) из пространства Т), причем
Й<в>(0) = ДМ(Т) = 0, (я = 0,.,/ — 1).
Удовлетворив условиям склеивания (12), для определения плотностей получим интегральные уравнения с операторами Абеля, которые при помощи формул обращения эквивалентно редуцируются к системе сингулярных интегральных уравнений нормального типа, характеристическая часть которых при п > 4 будет иметь вид 1 к°р=т+иг1! [ Вй ¿т
77 ] Г - £ О
Доказана теорема:
Теорема 2.1. Пусть (р\,<р2 € Нр (р = 2п1 + у). Тогда при выполнении 2п1 \ условий (13) существует единственное решение уравнения (10), удовлетворяющее условиям (11) и (12), из пространства Н^2п(С^).
В четвертом и пятом параграфах подробно рассматриваем случаи при п = 3 и п = 2, соответственно. Для доказательства 2тг/-разрешимости в этих случаях необходимо рассмотрение общих условий склеивания на линии раздела (х = 0). Отметим, что найдена зависимость показателей гёльдеровских пространств от весовых функций склеивания.
В этих случаях характеристическая часть системы сингулярных интегральных уравнений нормального типа будет иметь вид
14)
7г у т-г 0 где а = а(ак), Ь = Ь((Тк).
Доказываются следующие теоремы:
Теорема 2.2. Пусть <р\,(р2 € Нр (р = 61 + 7). Тогда при выполнении 61 условий вида (13) существует единственное решение уравнения (10), удовлетворяющее условиям (11) и (12), из пространства (9 = € (|; |)):
1) если 0 < 7 < 2 - 66»;
2) д = 61 + 2 - 69, если 2 - 69 < 7 < 1;
3) , если 7 = 2 — 69, где е — сколь угодно малая положительная постоянная.
ЗАМЕЧАНИЕ 2.1. Если выполнены условия теоремы при 9 < то единственное решение задачи (10)-(12) существует из искомого пространства Н при выполнении 61 условий вида (13).
ЗАМЕЧАНИЕ 2.2. Если выполнены условия теоремы при 9 > то, как показано в [107, 92], единственное решение задачи (10)-(12) существует из искомого пространства Н™^ при выполнении 10/ + 2 условий вида (13).
ПРИМЕР 2.1. Для уравнения (10) с начальными условиями (11) рассмотрим условия склеивания (12) при а^ — 1 (У = 0,1,.,5). В этом случае система сингулярных уравнений (14) будет иметь вид тгУ т-£ ' 486 ' 4' о мы находимся в условиях доказанной теоремы, и единственное решение исходной задачи существует при выполнении 61 условий (13).
Пример 2.2. Для уравнения (10) с начальными условиями (11) рассмотрим условия склеивания (12) при о^ = 02 = 0"з — °ъ — 1, 01 = <74 = —1. В этом случае система сингулярных уравнений (14) будет иметь вид
-265 + 15ЭУЗД -19 + 1М» } ДМ^ б
162 } 162тг ] т-г о
В этом случае 9 = ^ аг^ « 0,023 < | и мы находимся в условиях доказанной теоремы, и единственное решение исходной задачи существует при выполнении 61 условий (13).
ПРИМЕР 2.3. Для уравнения (10) с начальными условиями (11) рассмотрим условия склеивания (12) при его = 0*1 = 0"2 = 0"з — 04 = 05 — 2. В этом случае система сингулярных уравнений (14) будет иметь вид
1261515 + 7319120^/3302107 + 175437\/3 Г Д(т)
2654208 ^ ' 5971968ТГ / 7^1 Т ~ ' о
В этом случае в = £ arctg ^^д ^ 0,49 > | и мы находимся в условиях замечания 2, и единственное решение исходной задачи существует при выполнении 10/ + 2 условий вида (13).
Теорема 2.3. Пусть £ Нр (р = 41 + 7). Тогда при выполнении 41 условий вида (13) существует единственное решение уравнения (10), удовлетворяющее условиям (11) и (12), из пространства (9 = <
1) Нрх^\ если 0 < 7 < 1 - 49]
2) д = 4/ + 1 - 40, если 1 - 49 < 7 < 1;
3) Н1 £если 7 = 1 — 40, где е — сколь угодно малая положительная постоянная. замечание 2.3. Если выполнены условия теоремы при 9 > то, как показано в [92, 107], единственное решение задачи (10)-(12) существует из искомого пространства Я^4 при выполнении 61 + 2 условий вида (13).
ПРИМЕР 2.4. Для уравнения (10) с начальными условиями (11) рассмотрим условия склеивания (12) при сто = 1,0"! = 1,02 = —1,03 = —1. В этом случае система сингулярных уравнений (14) будет иметь вид
7г у т - г о и единственное решение исходной задачи существует при выполнении 6/ + 2 условий вида (13).
ПРИМЕР 2.5. Для уравнения (10) с начальными условиями (И) рассмотрим условия склеивания (12) при сто = 1,С1 = —1,02 = 1,<тз = —1. В этом случае система сингулярных уравнений (14) будет иметь вид я- ] т — г о этом случае в = £ ап^ « 0,054 < 0,25 и мы находимся в условиях доказанной теоремы, и единственное решение исходной задачи существует при выполнении 41 условий (13).
В третьей главе решается задача Жевре в прямоугольной области [—1,1] х [0, Т] для модельного уравнения с меняющимся направлением времени uxx = sgnxut, (15) с граничными условиями и(х,Т) = ит(х), -1<х<0, и(х,0) = и0(х), 0 < ж < 1, (16)
1, ¿) = и(1, ¿) = 0, (17) и условиями склейки на линии раздела
0, г) = и(-0, ¿), иж(+0, *) = их(-0, ¿). (18)
Впервые граничные условия вида (16) появились в работе французского ученого М. Жевре [37, 38]. Отметим, что эти граничные условия, заданные на части верхней и части нижней границы, представляют собой, по сути, одно граничное условие. Подобные задачи выходят за рамки работы [27]. В работе [55] рассмотрена краевая задача (15)—(17) с обобщенными условиями склейки, в процессе исследования авторы исключают из рассмотрения случай непрерывных условий склеивания (18) и доказывают в остальных случаях разрешимость краевой задачи. В этой главе мы доказываем аналогичную теорему для случая непрерывных условий склеивания на линии раздела х = 0. При доказательстве используется метод разделения переменных и разрешимость краевой задачи (15)—(18) сводится к исследованию бесконечных систем линейных уравнений с бесконечным множеством неизвестных. Доказана теорема:
Теорема 3.1. Пусть щ £ С(0; 1), ит € С(—1; 0) . Тогда существует единственное решение u(x,t) G С2 [(—1; 0) U (0; 1) х (0;Т)] краевой задачи (15)— (18).
Апробация работы. Результаты диссертационной работы неоднократно докладывались и обсуждались на семинаре "Уравнения переменного типа" профессора Попова C.B. (НИИ математики при ЯГУ), на научной конференции "Лаврентьевские чтения РС(Я)" (Якутск, 2003, 2005, 2007), на Всероссийской научной конференции "Информационные технологии в науке, образовании и экономике" (Якутск, 2003, 2005), на IV и V Международных конференциях по математическому моделированию (Якутск, 2004, 2007), на Всероссийской школе-семинар "Математическое моделирование развития северных территорий" (Якутск, 2006, 2007).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 работах, тезисах 9 докладов и 4 статьях [159]-[171].
Работа поддержана конкурсом грантов по фундаментальным исследованиям в области математики Министерства образования РФ по программе "Университеты России" за 2002-2005 г.г.
Работа поддержана научной программой "Проведение научных исследований молодыми учеными" Федерального агенства по науке и инновациям Министерства образования и науки РФ за 2006 г.— стажировкой в Институт математики им. C.J1. Соболева СО РАН (Новосибирск).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, разбитых на 9 параграфов, заключения и списка литературы. Общий объем составляет 114 страниц. Список цитируемой литературы содержит 171 наименований. Формулы в каждой главе нумеруются тремя натуральными числами, первое из которых указывает на номер главы, второе - номер параграфа, третье - номер формулы в параграфе.
Основные результаты, которые выносятся на защиту: явное представление условий 2п1 необходимых и достаточных условий разрешимости (2п1-разрешимость) краевой задачи для параболических уравнений 2п-го порядка с меняющимся направлением эволюции в пространствах Гельдера р = 2п1+7, 0 < 7 < 1, п — произвольное натуральное число; исследование качественных свойств решений, в частности, определение условий повышения гладкости решения при увеличении гладкости начальных данных; в случаях п = 2 и п = 3 найдена зависимость показателей гельдеровских пространств от весовых функций склеивания.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Диссертация посвящена теории краевых задач для параболических уравнений 2п-го порядка с меняющимся направлением эволюции. Основная область применения полученных результатов — это краевые задачи для неклассических уравнений математической физики. В частности, для параболических уравнений с меняющимся направлением времени, в класс которых входят кинетические уравнения, описывающие диффузионные процессы, броуновское движение частиц, перенос нейтронов, рассеивание электронов и многие другие процессы в физике.
1. Абашеева H.J1. Разрешимость краевых задач для операторно-дифференциальных уравнений смешанного типа. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 2000. 60 с. (Препринт № 9)
2. Абдиназаров С., Жураев Б. Об одной краевой задаче для параболического уравнения 4-го порядка // Изв АН УССР, Сер. Физ.-мат. наук. 1985, № 4, С.8-12.
3. Ахмедов Х.Х. О некоторых краевых задачах для уравнений параболического типа с меняющимся направлнием времени: Дисс. . канд. физ.-мат. наук: 01.01.02. Новосибирск, 1989. 98 с.
4. Baouendi M.S., Grisvard P. Sur une équation d'évolution changeante de type // J. Funct. Anal. 1968. V. 2, № 3. P. 352-367.
5. Beals R. Indefinite Sturm Liouville problems and half- range complete-ness//J. Differential Equations. 1985. V. 56, № 3. P. 391-408.
6. Beals R. On an equations of mixed type from electron scattering //J. Math. Anal. Appl. 1977. V. 568, № 1. P. 32-45.
7. Beals R. An abstract treatment of some forward-backward problems of transport and scattering //J. Funct. Anal. 1979. V. 34, № 1. P. 1-20.
8. Beals R. and Protopescu V. Half-range completness for the Fokker-Planck equation //J. Stat. Phys. 1983. V. 32, № 3. P. 391-408.
9. Beals R. Partial-range completness and existence of solutions to two-way diffusion equation //J. Math. Phys. 1983. V. 32, № 3. P. 565-584.
10. Bethe H.A., Rose M.E., Smith L.P. The multiple scattering of electrons // Proc. Amer. Philos. Soc. 1938. V.78. P.573-585.
11. Bothe W. Die Streneabsorption der Electronenstrahlen. Z. Phys. 1929. V. 5. P. 101-178.
12. Бочаров О.Б. О первой краевой задаче для уравнения теплопроводности со знакопременным коэффициентом // Динамика сплошной среды: сб. науч. тр. / СО АН СССР. Ин-т гидродинамики. 1978. № 37. С. 27-39. й
13. Van der Мее C.V.M. Semigroups and factorization methods in transport theory. Amsterdam: Math. Centre Tract., 1981. № 146.
14. Webb G. A model of proliferating cell population with inherited cycle length 11 J. Math. Biol. 1986. V. 23, P. 269-282.
15. Weyl H. Uber gewönliche lineare Differentialgleichungen mit singulären stellen und ihre Eigenfunctionen // Nachr. Akad. Wiss. Gött, II. Math.-Phys. kl. 1910. P. 442-467.
16. Векуа Н.П. Системы сингулярных интегральных уравнений. М.: Наука, 1968. 380 с.
17. Гахов Ф.Д. Краевые задачи. М.: Наука, 1977. 640 с.
18. Hilbert D. Grunzuge einer allgemeinen theoric der linearen intergleichungen. new York: Chelsea, 1953.
19. Горькова Ю.П. Построение фундаментального решения параболического уравнения с вырождением // Выч. методы и программирование. 2005. Т. 6. № 1. С. 70-74.
20. Greenberg W. Functional calculus for the symmetric multigroup transport operator //J. Math. Phys. 1976. V. 17, P. 159-162.
21. Greenberg W., Van der Мее С.V.M. and Protopopescu V. Boundary value problems in abstract kinetic theory. Basel: birkhäuser, 1987.
22. Greenberg W., Van der Мее С.V.M. and Zweifel P.F. Generalized kinetic equations // Integral Equations Oper. Theory. 1984. V. 7, № 1. P. 60-95.
23. Дезин A.A. Общие вопросы теории граничных задач. М.: Наука, 1980.
24. Джурасв Т.Д., Абдиназаров С. Краевые задачи для уравнения параболического типа высокого порядка // Прямые и обратные краевые задачи математической физики. Ташкент: ФАН, 1986. С.3-11.
25. Егоров И.Е. Краевые задачи для уравнений высокого порядка и с меняющимся направлением времени // Докл. АН СССР, 1988. Т. 303, № 6. С. 1301-1304.
26. Егоров И.Е., Федоров В.Е. Неклассические уравнения математической физики высокого порядка. Новосибирск: Изд-во ВЦ СО РАН, 1995. 133 с.
27. Егоров И.Е. Нелокальные краевые задачи для дифференциально-операторного уравнения смешанного типа // Уч. зап. Якутск, ун-та., 1994. Сер.: матем., физ. С. 18-24.
28. Егоров И.Е. Введение в теорию уравнений смешанного типа 2-го порядка. Якутск: ЯГУ, 1998.
29. Egorov I.E. On one boundary value problem for an equation with varying time direction // Math. Zametki YaGU, 1998. V. 5, № 2. P. 77-84.
30. Егоров И.Е., Пятков С.Г., Попов C.B. Неклассические дифференциально-операторные уравнения. Новосибирск: Наука, 1999.
31. Gevrey M. Sur les equations aux derivees partielles du type parabolique // J. Math. Appl. 1913. V. 9, № 6. P. 305-478.
32. Gevrey M. Sur les equations aux derivees partielles du type parabolique // J. de Math., 1914. V. 10, № 6. P. 105-148.
33. Жураев Б.Б. Задача Жевре для 2п-смешанно-параболического уравнения // Изв. АН Уз. ССР, 1990. Серия физ.-мат. наук, № 1. С. 8-14.
34. Засорин Ю.В. Фундаментальные решения для уравнений в частных производных высших порядков: ист. обзор и современные результаты. Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Физ. Мат. 2003, № 1, С.118-122, 201,205.
35. Зубова С.П., Чернышов К.И. О линейном дифференциальном уравнении с фредгольмовым оператором при старшей производной // Диф-фер.уравн.примен. 1976. Вып. 14. С. 21-39.
36. Кантарович JI.В., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. Л.: Физматгиз, 1962.
37. Kaper H.G., Lekkerkerker С.G., Zettl A. Linear transport theory and an indefinite Sturm-Liouville problem // Conference on Ordinary and Partial
38. Differential Equations, Dundee: Lect. Notes in Math. Springer-Verlag, 1982. V.964. P.326-361.
39. Kaper H.G., Kwong M.K., Lekkerkerker C.G., Zettl A. Full and partial-range eigenfunction expansions for Sturm-Liouville problems with indefinite weights // Proc. Roy. Soc. Edinburgh. 1984. V.A 98, №1-2. P.69-88.
40. Case K.M. and Zweifel P.F. Linear transport theory. Addison-Wesley, Reading, Mass., 1969.
41. Cattabriga L. Problemi al contorno per equazioni paraboliche di ordine 2n 11 Rend. Sem. Mat. Univ. Padova. 1958. V. 28, № 2. P. 376-401.
42. Cattabriga L. Equazioni paraboliche in due variabili. I // Rend. sem. fac. sc. Univ. Cagliari. 1961. V. 31, № 1-2. P. 48-79; II // Rend. sem. fac. sc. Univ. Cagliari. 1962. V. 32, № 3-4. P. 254-267.1982. C. 130-133.
43. Кислов H.B. Неоднородные краевые задачи для дифференциально операторного уравнения смешанного типа и их приложения // Мат. сб. 1984. Т. 125, вып.1. С. 19-37.
44. Кислов Н.В. Неоднородная краевая задача для дифференциального уравнения второго порядка // Докл. АН СССР. 1985. Т. 280, № 5. С. 1055-1058.
45. Кислов Н.В. Краевые задачи для дифференциально операторных уравнений смешанного типа // Дифференц. уравнения. 1983. Т. 19, № 8. С.1427-1436.
46. Кислов Н.В. Краевые задачи для уравнения смешанного типа в прямоугольной области // Докл. АН СССР. 1980. Т.255, №1. С.26-30.
47. Cercignani С. mathimatical Methods in kinetic theory. New York: Pergamon Press, 1969.
48. Кислов H.B., Пулькин И.С. Краевая задача с обобщенными условиями склейки для уравнения параболического типа // Вестн. МЭИ, 2000. № 6. С. 51-59.
49. Кислов Н.В., Пулькин И.С. О существовании и единственности слабого решения задачи Жевре с обобщенными условиями склейки // Вестн. МЭИ, 2002. № 6. С. 88-92.
50. Кислов Н.В., Червяков А.В. Краевая задача с меняющимся направлением времени // Вестн. МЭИ, 2002 № 6 С. 62-67.
51. Кислов Н.В., Червяков А.В. Об одной краевой задаче с меняющимся направлением времени // Вестн. МЭИ. 2001 № 6 С. 67-74.
52. Klaus М., Van der Мее C.V.M. and Protopopescu V. Half-range solutions of indefinite Sturm-Liouville problems //J. Funct. Anal. 1987. V.70, №2. P.254-288.
53. Кожанов А.И. О краевых задачах для некоторых классов уравнений высокого порядка, не разрешенных относительно старшей производной // Сиб. мат. журн. 1994. Т.35, № 2. С.359-376.
54. Кузнецов И.В. Энтропийные решения дифференциальных уравнений второго порядка с переменным направлением параболичности // Доклад РАН. 2005. 404. № 4. С. 443-445. Библ.8. Рус.
55. Curgus В., Langer Н. A Krain space approach to symmetric ordinary differential operator with an indefinite weight function // J. Differ. Equations. 1989. V. 79. № 1. P. 31-61.
56. Лаврентьев М.М.(мл.) Априорная гладкость решений ряда уравнений переменного типа // Матем. модел. 1990. Т. 2, № 9. С. 145-153.
57. Лаврентьев М.М.(мл.) Оценки решений одного уравнения переменного типа // Матем. модел. 1989. Т. I, № И. С. 132-138.
58. Lagnuese J.E. Singular differential equations in Hilbert space // SIAM J. Math. Anal. 1973. V. 4, № 4. P. 623-637.
59. Ладыженская O.A., Солонников В.А., Уральцева H.H. Линейные и квазилинейные уравнения параболического типа. М.: Наука, 1967. 736 с.
60. Ларькин Н.А., Новиков В.А., Яненко Н.Н. Нелинейные уравнения переменного типа. Новосибирск: Наука, 1983. 170 с.
61. Latrach k. Compactness proporties for linear transport operator with abstract boundary conditions in slab geometry // Transp. Theory Stat. Phys. 1993. V. 22, P.39-65.
62. Latrach k. and Mokhtar-Kharroubi M. On an unbounded linear operator arizing in theory of growing cell population //J. Math. Anal. Appl. 1997. V. 211, P.273-294.
63. Latrach k. and Mokhtar-Kharroubi M. Spectral analysis and generation results for streaming operator with multiplying boundary conditions // Positivity. 1999. V. 3, № 3. P.273-296.
64. Lekkerkerker C.G. The linear transport equation. The degenerate case с = 1.1. Full-range theory. II. Half-range theory // Proc. Edinburgh Math.Soc.Sect. A. 1975. P.259-282; 1976. P.283-295.
65. Мельникова И.В., Альшанский М.А. Корректность вырожденной задачи Коши в банаховом пространстве // Докл. РАН. 1994. Т.336, №1. С. 1720.
66. Мирзиева Г.Ф., Мухлисов Ф.Г. О фундаментальных решениях некоторых сингулярных эллиптических уравнений четвертого порядка
67. Некласс, ур. мат.-физ.: IV Сиб. конгресс по прикладной и индустриальной мат. (ИНПРИМ-2000), поев. М.А. Лаврентьеву (Н-ск, 26 июня -1 июля 2000г) Н-ск. Изд-во Ин-та мат-ки. 2000. С. 136-139.
68. Монахов В. Н. Краевые задачи со свободными границами для эллиптических систем уравнений. Новосибирск: Наука, 1977. 424 с.
69. Монахов В.Н., Хуснутдинова Н.В. О сопряжении каналовых и фильтрационных течений вязкой несжимаемой жидкости // Журнал прикладной механики и теоретической физики. 1995. № 1. С. 95-99.
70. Монахов В.Н. Возвратные течения в пограничном слое // Динамика сплошной среды. 1998. № ИЗ. С. 107-113.
71. Монахов В.Н., Попов C.B. Весовые оценки градиента решений сильно вырождающихся параболических уравнений // Мат. заметки ЯГУ, 1998. Т. 5, № 2. С. 46-51.
72. Монахов В.Н., Попов C.B. Контактные задачи математической физики // Динамика сплошной среды: сб. науч. тр./ Ин-т гидродинамики СО РАН. 2000. № 115. С. 62-72.
73. Мукминов Ф.Х., Биккулов И.М. О стабилизации нормы решения одной смешанной задачи для параболических уравнений 4-го и 6-го порядков в неограниченной области // Матем. сб. 2004. Т. 195. № 3. С. 114-142.
74. Мусхелишвили Н.И. Сингулярные интегральные уравнения. М.: Наука, 1968. 512 с.
75. Pagani C.D., Talenti G. On a forward-backward parabolic equation // Ann. Mat. Pura ed Appl. 1971, V. 90. P. 1-58.
76. Papanicolau G., Varadran S.R.S. Ohrnsyein-Uhlenbeck process in a random potential // Comm. Pure and Appl. Math. 1985. V.38, №6. P.819-834.
77. Петрушко И.M., Черных Е.В. О параболических уравнениях 2-го порядка с меняющимся направлением времени // Вестник МЭИ. № б. 2003. С. 85-93.
78. Пинигина Н.Р. Попов C.B. Разрешимость краевых задач для параболического уравнения с меняющимся направлением времени / Мат. заметки ЯГУ, 2002. Т. 9, № 1. С. 71-82.
79. Pini В. Sul problème fondamentale di valori contorno per una classe di equazioni paraboliche lineari // Ann. mat. pura ed appl. 1957. V. 43. P. 261— 297.
80. Pini B. Su una equazione paraboliche non lineare del quarto ordine // Rend, sem. fac. se. Univ. Cagliari. 1957. V. 27. № 3-4. P. 136-168.
81. Плотников П.И. Уравнения с переменным направлением времени и эффект гистерезиса // Докл. РАН. 1993. Т. 330, № 6. С. 691-693.
82. Попов С. В. О постановке краевых задач для одного уравнения третьего порядка // Краевые задачи для нелинейных уравнений. Новосибирск: ИМ СО АН СССР, 1982. С.43-50.
83. Попов С. В. Безусловная разрешимость первой краевой задачи для сингулярного параболического уравнения с меняющимся направлением времени // Краевые задачи для неклассических уравнений математической физики. Новосибирск: ИМ СО АН СССР, 1989. С. 153-156.
84. Попов С. В. Контактная задача для итерированного уравнения теплопроводности // Уч. зап. Якутск, ун-та. 1994. Сер.: матем., физ. С. 24-31.
85. Попов C.B. Разрешимость краевых задач для уравнения щ = ихх sgnx при произвольном склеивании // Математический анализ и дифференц. уравнения. Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т, 1992. С. 34-41.
86. Попов С.В. Разрешимость краевых задач для параболического уравнения с меняющимся направлением времени высокого порядка / Ред. журн. "Сиб. мат. журнал". Новосибирск, 1988. 56 с. Деп. в ВИНИТИ 07.12.88, № 8646-Б88.
87. Попов С.В. О разрешимости краевой задачи для одного уравнения третьего порядка с меняющимся направлением времени // Дифференциальные уравнения и их приложения. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1989. С. 39-47.
88. Попов С.В. О первой краевой задаче для параболического уравнения с меняющимся направлением времени // Динамика сплошной среды. Новосибирск, 1991. № 102. С. 100-113.
89. Popov S.V. On a boundary value problem for a singular parabolic eguation with changing time direction // Mat. Zametki YaGU, 1994. V. 1, № 1. P. 113-128.
90. Попов С.В. Нелокальные краевые задачи для дифференциально-операторного уравнения высокого порядка // Сибирская конф. по неклассическим уравнениям: тез. докл. Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т, 1995. С. 78.
91. Попов С.В. О краевых задачах для дифференциально-операторного уравнения высокого порядка // Материалы международной конференции "Современные проблемы математики", посвященные 175-летию со дня рождения П.Л. Чебышева. М.: МГУ, 1996. Т. 2. С. 292-296.
92. Popov S.V. Nonlocal boundary value problems for a high-order operatordifferential eguation // Mat. Zametki YaGU, 1996. V. 3, № 1. P. 95-106.
93. Попов С.В., Шахурдин К.А. Разрешимость краевых задач для параболического уравнения с меняющимся направлением времени // Мат. заметки ЯГУ, 1997. Т. 4, № 2. С. 49-56.
94. Popov S.V. On boundary value problems for a high-order operatordifferential eguation // Mat. Zarnetki YaGU. 1997. V.4, №1. P.105-109.
95. Popov S.V. Smoothness of solutions to the boundary value problems for a high-order operator differential equations // Mat. Zarnetki YaGU, 1998. V. 5, № 1. P. 106-112.
96. Popov S.V. Nonlocal boundary value problems for operator differential equations of even oder//Mat.Zametki YaGU,1999.V. 6, № l.P. 90-103.
97. Попов С.В. О встречных потоках теплового пограничного слоя сжимаемой жидкости // Мат. заметки ЯГУ, 1999. Т. 6, № 2. С.130-133.
98. Попов С.В. Нелокальные краевые задачи для операторно-дифферен-циальных уравнений четного порядка // Международная конференция "Выпускник НГУ и научно-технический прогресс. Тез.докл. Новосибирск: НГУ, 1999. 4.1. С. 52-53.
99. Попов С.В. Об одной краевой задаче со сдвигом для параболического уравнения переменного типа // Динамика сплошной среды. 2000. № 116. С. 83-94.
100. Попов С.В. Параболические уравнения с меняющимся направлением эволюции // Мат. заметки ЯГУ. 2000. Т. 7, № 2. С. 93-112.
101. Popov S.V. Parabolic equations of the fourth order with varying evolution direction // Mat. Zarnetki YaGU. 2001. V.8, № 2. P.112-133.
102. Попов С.В. О гладкости решений параболических уравнений с меняющимся направлением эволюции // Доклады Академии Наук. 2005. Т. 400, № 1. С. 29-31.
103. Попов C.B. Гельдеровские классы решений параболических уравнений четвертого порядка с меняющимся направлением эволюции // Мат. заметки ЯГУ. 2004. Т. 11, № 1. С. 84-100.
104. Пресдорф 3. Некоторые классы сингулярных уравнений. М.: Наука. 1979. 496 с.
105. Пятков С.Г. О разрешимости краевых задач для линейных и нелинейных параболических уравнений с меняющимся направлением времени // Дифференциальные и интегральные уравнения: тез. докл. г.Челябинск, 4-8 февр. 2002. С. 84-85.
106. Пятков С.Г. Краевая задача для некоторых классов сингулярных параболических уравнений // Мат. труды. 2003. Т. 6. № 2. С. 144-208.
107. Пятков С.Г. О разрешимости одной краевой задачи для параболического уравнения с меняющимся направлением времени // Докл. АН СССР. 1985. Т.285, №6. С.1322-1327.
108. Пятков С.Г., Подгаев А.Г. О разрешимости одной краевой задачи для нелинейного параболического уравнения с меняющимся направлением времени // Сиб. мат. журн. 1987. Т.28, № 3. С. 184-192.
109. Пятков С.Г. Разрешимость краевых задач для одного уравнения смешанного типа второго порядка // Неклассические дифференциальные уравнения в частных производных: Сб. науч. тр. / АН СССР. Сиб. отд-ние. Ин-т математики. Новосибирск. 1988. С.77-90.
110. Пятков С.Г. Разрешимость краевых задач для одного ультрапараболического уравнения // Неклассические дифференциальные уравнения в частных производных: Сб. науч. тр. СО АН СССР. Новосибирск: Изд-во Ин-та математики, 1990. С.182-197.
111. Пятков С.Г. Индефинитные эллиптические спектральные задачи. Сиб. мат. журн. 1998. Т. 39, № 2. С. 409-426.
112. Pyatkov S.G. Interpolation of some function spaces and indefinite Sturm-Liouville problems. Operator Theory: Advances and Applications. Birkhâuser Verlag Basel-Switzerland. 1998. V. 102. P. 179-200.
113. Пятков С.Г. Краевые задачи для сингулярных параболических уравнений // Спектральная теория дифференциальныех операторов и родственные проблемы. Тр. межд.науч.конф. 24-28 июня 2003г. г. Стерли-тамак, том 2. С. 98-105.
114. Richardson R.G.D. Theorems of oscillation for two linear differential equations of the second order with two parameters // Trans. Amer. Math. Soc. 1912. V.13, № 1. P.22-34.
115. Richardson R.G.D. Contributions to the study of oscillation properties of the solutions of linear differential equations of the second order // Amer. J. Math. 1918. V. 40, № 1. P. 283-316.
116. Руткас А.Г. Задача Коши для уравнения Ax'(t) + Вх(х) = f(t) // Дифферент уравнения. 1975. Т.11, № И. С.1996-2010.
117. Сидоров Н.А., Фалеев М.В. Обобщенные решения дифференциальных уравнений с фредгольмовым оператором при старших производных // Диффер. уравн. 1983. Т.19, № 9. С.1516-1526.
118. Смирнов М.М. Уравнения смешанного типа. Учебное пособие для вузов. М.: ВШ. 1985. 304 с.
119. Siewert С.Е. and Zweifel Р.Е. Radiative transfer, II // J. Math. Phys. 1966. V.7. P.2092—2102.
120. Slemrod M. Dynamics of measured valued solutions to a backward forward heat equation// J. Dyn. diff. Equation.- 1991.- v.23, N.I.- p.1-28.
121. Солонников B.A. О краевых задачах для линейных уравнений общего вида // Тр. мат. ии-та им. В.А.Стеклова. 1965. Т. 83. С. 3-163.
122. Spigler В. Boundary layer theory in Kramers-Smoluchovski limit for the Fokker-Planck equation on a half-spaces // Boll. Unione Mat. Ital. 1987, Ser. VII. V. 1-B, № 3. P. 917-938.
123. Curgus В., Najman B. A Krein space approach to elliptic eigenvalue problems with indefinite weights // Diff. and Integ. Equations. 1994. V. 7, № 5/6. P. 1241-1252.
124. Curgus В., Najman B. The operator sgnx-^j is similar to a selfadjoint operator in L2(M) // Proc. Amer. Math. Soc. 1995. V. 123. P. 1125-1128.
125. Терсенов С.А. Введение в теорию уравнений параболического тина с меняющимся направлением времени. Новосибирск: Сиб. отд-ние АН СССР. Ин-т математики. 1982. 168 с.
126. Терсенов С.А. Параболические уравнения с меняющимся направлением времени. Новосибирск: Наука, 1985. 105 с.
127. Терсенов С.А. Об основных краевых задачах для одного ультрапараболического уравнения // Сиб. мат. журн. 2001. Т. 42. № 6. С. 1413-1430
128. Терсенов С.А. О первой краевой задаче для одного параболического уравнения с меняющимся направлением времени // Докл. РАН, 1996. Т. 348, № 1. С. 27-29.
129. Федоров Ф.М. Граничный метод в задачах с переменным направлением времени // Мат. заметки ЯГУ. 1995. Т. 2, вып. 2. С. 52-60.
130. Faierman M. Elliptic problems involving an indefinite weight // Trans. Amer. Math. Soc. 1990. V. 320, № 1. P. 253-279.
131. Faierman M. Nonselfadjoint elliptic problems involving an indefinite weight // Comm. Part. Differential equation. 1990. V. 15, № 7. P. 939-982.
132. Favini A. Laplase transform method for a class of degenerate evolution problems // Rend. Mat. Appl. 1979. V. 12, № 3-4. P. 511-536.
133. Fleige A. A counterexample to completeness properties for indefinite Sturm-Liouville problems // Math. Nach. 1998. V. 190. P. 123-128.
134. Fleige A. Spectral theory of indefinite Krein-Feller differential operators. Mathematical Research 98. Berlin: Akademie Verlag, 1996.
135. Flcige A., Najman B. Nonsingularity of critical points of some differential and difference operators // Operator theory. Advances and Applications. V. 102. Birkhauser: Verlag Basel/Switzeland, 1998.
136. Haupt 0. Untersuchungen uber oszillationstheoreme. Leipzig: Teubncr, 1911.
137. Hess P. On the relative completeness of the generalised eigenvectors of elliptic eigenvalue problems with indefinite weight function // Math. Ann. 1985. V. 270, № 3. P. 467-475.
138. Hess P., Kato T. On some linear and nonlinear eigenvalue problems with an indefinite weight function. Comm. Part. Diff. Equations. 1980. V. 5. P. 9991030.
139. Hollig K. Existence of infinitely many solutions for a forward-backward heat equation // Trans. Amer. Math. Soc. 1983. V.278, № 1. P.299-316.
140. Hilb H. Eine erweiterung des kleinschen oszillationstheoreme // Jabresbericht Dtsch. Math.-Ver. 16. P. 279-285.
141. Holmgren E. Uber randwertaufgaben bei einer linearen differentialgleichung zweiter ordnung // Ark. Mat., Astro och Fysik. 1904. V.l. P.401-417.
142. Черепова М.Ф. О задаче Коши для параболических систем // Вести. МЭИ, 2001. № 6. С. 75-84.
143. Черепова М.Ф. Об оценках старших производных параболических потенциалов для уравнения высокого порядка // Вестн. МЭИ, 2005. № 6. С. 109-120.
144. Черных Е.В. Пструшко И.М. О начально-краевой задаче для уравнения с меняющимся направлением времени //Вестн.МЭИ,2000. № 6. С. 60-70.
145. Черных E.B. О поведении решений параболических уравнений с меняющимся направлением времени вблизи границы прямоугольной области. Моск. энерг. ин-т. Москва, 2001. 43 с.
146. Яненко H.H., Новиков В.А. Об одной модели жидкости со знакопеременным коэффициентом вязкости // Численные методы механики сплошной среды. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1973. Т. 4, № 2. С. 142-147.
147. Яненко H.H., Новиков В.А. Об одном новом классе уравнений переменного типа // Успехи Мат. Наук, 1980. Т. 35, Ж 4. С. 156.
148. Потапова C.B. О свойствах собственных функций одной спектральной задачи // "VII Лаврентьевские чтения": Научная конференция студентов и молодых ученых. Секция Математика, механика и физика: Сб. статей. Т. 1. - Якутск, 2003. - С. 121-123.
149. Потапова C.B. Разрешимость одной краевой задачи для параболического уравнения с меняющимся направлением времени // Материалы XLII международной конференции "Студент и научно технический прогресс": Математика. — Новосибирск, 2004. С. 47-48.
150. Потапова, C.B. Разрешимость одной краевой задачи для параболического уравнения переменного типа методом Фурье //IV Международная конференция по математическому моделированию: тез. докл. отв. ред. И.Е. Егоров]. Якутск, 2004. - С. 35-36.
151. Потапова C.B. Алгебраический метод решения одной краевой задачи переменного типа // Всероссийская научная конференция "Информационные технологии в науке, образовании и экономике": Тез. докл. Часть 1. / Якутск: РИЦ "Офсет", 2005. С .76-77.
152. Потапова C.B. Разрешимость одной краевой задачи для параболического уравнения с меняющимся направлением времени // Мат. заметки ЯГУ, 2006. Т. 13, № 1. С. 121-134.
153. Потапова C.B. Попов C.B. Гёльдеровские классы решений параболических уравнений шестого порядка с меняющимся направлением эволюции // Мат. заметки ЯГУ, 2007. Т. 14, № 1. С. 44-67.
154. Потапова C.B. Разрешимость краевых задач для параболических уравнений 2п-го порядка с меняющимся направлением эволюции // Материалы XLII международной конференции "Студент и научно технический прогресс": Математика. — Новосибирск, 2007. С. 43-44 .
155. Потапова C.B., Попов C.B. Разрешимость параболических уравнений 2п-го порядка с меняющимся направлением эволюции // Вестник Самарского университета: естественнонаучная серия. 2007. № 6(56). С. 162-175.
156. Попов C.B., Потапова C.B. Гладкие решения для смешанных уравнений переменного типа // XXXII Дальневосточная математическая школа-семинар им. Е.В. Золотова: Тезисы докладов, Владивосток: Изд-во Дальнаука, 2007. С .88-90.
