Дифференциальные уравнения с частными производными второго порядка эллиптического типа. Глушко А.В - 5 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

- 5 -
формы
,1
n
ijij
ij
att
=
с помощью линейного преобразования
1
n
ikik
k
tc
τ
=
=
,
приводящего ее к виду
,
,1
n
kl
kl
kl
a
ττ
=
, происходит та же замена
коэффициентов. В алгебре доказывается (с помощью конструктивного
метода выделения полных квадратов), что всегда можно подобрать
коэффициенты
c
так , чтобы квадратичная форма
,1
n
ijij
ij
att
=
приводилась к
сумме квадратов, т.е. к виду
2
,1
n
kk
ij
λτ
=
, причем
1
k
λ
или 0. Согласно
закону инерции, число положительных и отрицательных коэффициентов
k
λ
инвариантно относительно выбора линейного преобразования
kj
c
. То
же самое линейное преобразование можно использовать для
преобразования аргументов
1
,...,
n
xx
в уравнении (1.3) в аргументы
1
,...,
n
ξξ
и, следовательно , для получения уравнения (1.6), которое с помощью
замены координат можно представить в виде
()
2
11
2
11
,...,
nn
i
kn
ki
ki
uu
bcuf
λξξ
ξξ
==
∂∂
++=
∂∂
∑∑
. (1.8)
Этот вид уравнения (1.3) называется каноническим. В силу
знакоопределенности для эллиптического уравнения (1.3) квадратичной
формы
,1
n
ijij
ij
att
=
, а следовательно , и формы
2
1
n
kk
k
λτ
=
, очевидно , что для
эллиптического уравнения все
k
λ
равны единице:
1,1,...,
k
kn
λ
==
. Таким
образом , сохраняя прежние обозначения, мы можем утверждать , что
всякое линейное уравнение эллиптического типа с постоянными
коэффициентами может быть приведено к виду
()
2
121
2
1
,...,.
n
n
k
n
u
cufxx
x
=
+=
В случае , когда уравнение (1.1) имеет переменные коэффициенты ,
для каждой точки
(
)
00
1
,...,
n
xxD
можно указать неособое преобразование
независимых переменных , которое приводит уравнение (1.1) к
каноническому виду. В случае двух независимых переменных возможно
при весьма слабых условиях , налагаемых на коэффициенты при старших
                                                         -5-
                   n                                                                                          n
формы         ∑ aijtit j с помощью линейного преобразования
              i , j =1
                                                                                                         ti =∑ ckiτk ,
                                                                                                             k =1

                                                 n
приводящего              ее   к       виду    ∑a
                                              k ,l =1
                                                           ττ ,
                                                         k ,l k l   происходит                   та     же    замена

коэффициентов. В алгебре доказывается (с помощью конструктивного
метода выделения полных квадратов), что всегда можно подобрать
                                                                                    n
коэффициенты cik так, чтобы квадратичная форма                                    ∑a tt
                                                                                  i , j =1
                                                                                             ij i j   приводилась к

                                                n
сумме квадратов, т.е. к виду                  ∑λτ
                                              i , j =1
                                                           2
                                                         k k   , причем          λk =±1 или 0. Согласно

закону инерции, число положительных и отрицательных коэффициентов
λk инвариантно относительно выбора линейного преобразования ckj . То
же самое линейное преобразование можно использовать для
преобразования аргументов x1 ,..., xn в уравнении (1.3) в аргументы ξ1 ,..., ξn
и, следовательно, для получения уравнения (1.6), которое                                                с помощью
замены координат можно представить в виде
                                  n
                                       ∂ 2u n     ∂u
                              ∑ λk
                              k =1
                                            +∑ bi
                                       ∂ξk i =1 ∂ξi
                                          2
                                                     +cu = f1 (ξ1 ,..., ξn ) .                                      (1.8)

     Этот вид уравнения (1.3) называется каноническим. В силу
знакоопределенности для эллиптического уравнения (1.3) квадратичной
          n                                                                n
формы   ∑ aijtit j , а следовательно, и формы
        i , j =1
                                                                      ∑λτ k =1
                                                                                    2
                                                                                  k k    , очевидно, что для

эллиптического уравнения все λk равны единице: λk =1 , k =1,..., n . Таким
образом, сохраняя прежние обозначения, мы можем утверждать, что
всякое линейное уравнение эллиптического типа с постоянными
коэффициентами может быть приведено к виду
                                          n
                                              ∂ 2u
                                         ∑
                                         k =1 ∂xn
                                                 2
                                                   +c1u = f 2 ( x1 ,..., xn ) .

      В случае, когда уравнение (1.1) имеет переменные коэффициенты,
для каждой точки ( x10 ,..., xn0 ) ∈D можно указать неособое преобразование
независимых переменных, которое приводит уравнение (1.1) к
каноническому виду. В случае двух независимых переменных возможно
при весьма слабых условиях, налагаемых на коэффициенты при старших