Прямые и проекционные методы решения слабосингулярных интегральных уравнений I рода. Габдулхаев Б.Г. - 15 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

где
D
n
(ϕ) =
sin(n + 1/2)ϕ
2 sin(ϕ/2)
=
1
2
+
n
X
m=1
cos mϕ, s
k
=
2kπ
2n + 1
, (1.30)
ядро Дирихле n-го порядка, то каждое из уравнений (1.27), (1.28)
эквивалентно СЛАУ относительно x
n
(s
k
) приближенных значений
искомой функции x(s) в узлах s
k
, k = 0, 2n, или же относительно ко-
эффициентов Фурье c
k
(x
n
), k = n, n, приближенного решения x
n
(s).
Отметим, что если S
n
x
n
= P
n
Sx
n
и R
n
x
n
= P
n
Rx
n
для x
n
X
n
,
а операторы P
n
: Y Y
n
являются проекционными, т.е. P
2
n
= P
n
, то
уравнения (1.27) и (1.28) являются эквивалентными; однако в общем
случае эти уравнения указанным свойством не обладают. Отсюда ясно,
что наиболее общим из них является уравнение (1.27), представляю-
щее собой приближенное уравнение общего полиномиального прямого
метода решения с.и.у. (0.1), a (1.28) является приближенным урав-
нением общего проекционного метода решения с.и.у. (0.1). Поэтому
при соответствующем выборе операторов P
n
, S
n
, R
n
и элементов y
n
из
(1.27), (1.28) можно получить СЛАУ многих известных прямых и про-
екционных методов решения с.и.у. (0.1), в том числе указанных выше
методов Галеркина, коллокации, подобластей и механических квадра-
тур.
Для уравнений (0.1) и (1.27) справедлива следующая общая
Теорема 1.1. Пусть выполнены условия:
a) с.и.у. (0.1) однозначно разрешимо в X при любой правой ча-
сти y Y = X
1
;
б) ε
n
kA A
n
k 0, n ; A A
n
: X
n
Y. (1.31)
Тогда при всех n N таких, что
q
n
kA
1
kε
n
< 1, A
1
: Y X, (1.32)
приближенные уравнения (1.27) также однозначно разрешимы. Ес-
ли, кроме того, выполнено условие
в) δ
n
ky y
n
k
Y
0, n , (1.33)
то приближенные решения (1.21
), определяемые из уравнения (1.27),
сходятся к точному решению x
с.и.у. (0.1) в пространстве X и
kx
x
n
k
X
6
kA
1
k
1 q
n
[ ky y
n
k
Y
+ q
n
kyk
Y
] = O (ε
n
+ δ
n
) . (1.34)
14
где
                                          n
               sin(n + 1/2)ϕ 1 X                                2kπ
      Dn (ϕ) =              = +    cos mϕ,              sk =          ,   (1.30)
                 2 sin(ϕ/2)  2 m=1                             2n + 1

— ядро Дирихле n-го порядка, то каждое из уравнений (1.27), (1.28)
эквивалентно СЛАУ относительно xn (sk ) – приближенных значений
искомой функции x(s) в узлах sk , k = 0, 2n, или же относительно ко-
эффициентов Фурье ck (xn ), k = −n, n, приближенного решения xn (s).
     Отметим, что если Sn xn = Pn Sxn и Rn xn = Pn Rxn для xn ∈ Xn ,
а операторы Pn : Y −→ Yn являются проекционными, т.е. Pn2 = Pn , то
уравнения (1.27) и (1.28) являются эквивалентными; однако в общем
случае эти уравнения указанным свойством не обладают. Отсюда ясно,
что наиболее общим из них является уравнение (1.27), представляю-
щее собой приближенное уравнение общего полиномиального прямого
метода решения с.и.у. (0.1), a (1.28) является приближенным урав-
нением общего проекционного метода решения с.и.у. (0.1). Поэтому
при соответствующем выборе операторов Pn , Sn , Rn и элементов yn из
(1.27), (1.28) можно получить СЛАУ многих известных прямых и про-
екционных методов решения с.и.у. (0.1), в том числе указанных выше
методов Галеркина, коллокации, подобластей и механических квадра-
тур.
     Для уравнений (0.1) и (1.27) справедлива следующая общая
    Теорема 1.1. Пусть выполнены условия:
    a) с.и.у. (0.1) однозначно разрешимо в X при любой правой ча-
сти y ∈ Y = X 1 ;
  б) εn ≡ kA − An k → 0, n → ∞;               A − An : Xn −→ Y.           (1.31)
       Тогда при всех n ∈ N таких, что
                       qn ≡ kA−1 k εn < 1, A−1 : Y −→ X,                  (1.32)
приближенные уравнения (1.27) также однозначно разрешимы. Ес-
ли, кроме того, выполнено условие
 в) δn ≡ ky − yn kY → 0,         n → ∞,                                   (1.33)
то приближенные решения (1.21∗ ), определяемые из уравнения (1.27),
сходятся к точному решению x∗ с.и.у. (0.1) в пространстве X и
                       kA−1 k
      kx∗ − x∗n kX 6          [ ky − yn kY + qn kykY ] = O (εn + δn ) .   (1.34)
                       1 − qn

                                         14