Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Сумин Интегралные уравнения Фредголма и Волтерра 2016

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
12.11.2022
Размер:
1.12 Mб
Скачать

Ответы

1.y(x) =ex (1+ 2x) .

2.y(x) =cos x π2 sin x .

3. R(x, t, λ) =

 

3xt

,

 

λ

 

<

3

.

 

 

 

3

2λ

2

 

 

 

 

 

 

 

4.y(x) = 1 x2 + 2x .

5.y(x) =sin x π3x .

6.y(x) =cos x π2 tg x .

7.Нет решений.

8.y(x) = 2ln x e x 2 .

9.λ = 32 , y(x) =C (1x2 ) .

10.Действительных характеристических чисел и собственных

функций нет.

11. λ = −π,

y (x) =

π2C

(cos 2πx sin

πx) 2πCx ;

 

 

1

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ2 = π ,

y2 (x) C (2 cos2πx +sin πx) .

 

 

12. λn =

1−μ2

, где μn

– корни уравнения

n

sin1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg 2πμ = −μ tg 1 ;

 

yn (x) =sin μn (π+ x) , n = 1, 2, … .

13. При λ ≠ −n2 π2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

(1)

n+1

 

 

 

 

 

y(x) = x

 

 

 

 

sin nπx ;

 

 

 

 

2

π

2

)

 

 

 

 

π n=1

n (λ+ n

 

 

 

 

 

 

 

 

91

 

 

 

 

 

при λ = −n2 π2 решений нет.

14. При λ ≠ 2e

y(x) = e e2λ x ;

при λ = 2e решений нет.

15. При λ ≠1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y(x) =sin x ;

при λ =1

 

 

 

 

y(x) =C1 cos 2x +C2 sin 2x +sin x .

 

 

 

 

 

 

16.

y(x) =sh x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.

y(x) =

 

 

1

 

 

 

.

 

 

 

 

 

1

ln 2

 

 

18.

 

 

 

 

 

 

 

 

y(x) =cos x +sin x +sh x .

 

 

19.

y(x) = x2 (ln x +1) .

 

 

20.

R(x, t, λ) =

ch x

eλ( xt ) .

 

 

 

 

 

 

21.

 

 

 

 

 

ch t

 

 

y(x) =3x (1ex ) .

 

 

22.

y(x) =ex (1 + x2 ) .

 

 

23.

y(x) =(xln x +1) cos x ex .

 

 

24.

y(x) = x3 (sin x +cos x) .

 

 

25.

y(x) = xe2 x +1 .

 

 

26.

y(x) =cos 2x .

 

 

 

 

 

 

 

27.

y(x) =1 + x2 +

x4

.

 

 

 

 

 

 

28.

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

y(x) =1ex xex .

 

 

 

 

 

 

 

x (ξ−1)

(x xξ+ 2ξ), 0 x ≤ ξ;

 

 

 

 

 

29.

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

G(x, ξ) =

ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[x (2 x) (ξ−2)

+ ξ],

ξ≤ x 1.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

92

30.Функции Грина не существует.

31.y(x) = 41π (2x 1) sin πx .

32.y(x) = 2 cos x + 2 π2 sin x + x2 2 .

4

33.y(x) 1 G(x, ξ) y(ξ) dξ+ ex ex + x 1 , где

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x (ξ−1),

0 x ≤ ξ;

 

 

 

G(x, ξ) =

 

 

 

ξ ≤ x 1.

 

 

 

 

 

(x 1) ξ,

 

 

34. y(x) 1

G(x, ξ) y(ξ) dξ+

x

sin

πx

+

2

cos

πx

, где

 

2

2

2

1

 

 

 

 

π

 

π

 

 

1

sin π (ξ− x),

1 x ≤ξ;

 

 

 

π

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

G(x, ξ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

sin

π

(x −ξ),

ξ ≤ x 1.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

93

Список рекомендуемой литературы

1.Васильева А.Б., Тихонов Н.А. Интегральные уравнения. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989.

2.Волков Е.А., Лизоркин П.И. Интегральные и дифференциальные уравнения. М.: МИФИ, 1977.

3.Волков В.Е., Сумин Е.В. Функция Грина самосопряженной краевой задачи второго порядка. М.: НИЯУ МИФИ, 2012.

4.Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М.: Наука, 1973.

5.Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1981.

6.Краснов М.Л., Киселев А.И., Макаренко Г.И. Интегральные уравнения. М.: Наука, 1976.

7.Мирошин Н.В., Логинов А.С., Гордеев Ю.Н., Простокишин В.М. Интегральные и дифференциальные операторы и обощенные функции. М.: НИЯУ МИФИ, 2010.

8.Петровский И.Г. Лекции по теории интегральных уравнений.

М.: Наука, 1965.

9.Письменный Д.Т. Конспект лекций по высшей математике.

Ч. 2. М.: Рольф, 2000.

10.Попов В.А. Сборник задач по интегральным уравнениям. Казань: КГУ, 2006.

11.Сандракова Е.В., Гордеев Ю.Н., Простокишин В.М. Методы решения задач по теме «Интегральные уравнения, краевые и спектральные задачи». М.: НИЯУ МИФИ, 2012.

12.Смирнов В.И. Курс высшей математики. Т. 4. Ч. 1. М.: Нау-

ка, 1974.

94

СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. Интегральные уравнения Фредгольма..................................................

3

§ 1.

Уравнения Фредгольма.

 

 

Основные понятия и определения.....................................................

3

§ 2.

Метод последовательных приближений...........................................

4

§3. Итерированные ядра. Построение резольвенты уравнения Фредгольма с помощью итерированных ядер.

 

Решение уравнений с помощью резольвенты...................................

8

§ 4.

Интегральные уравнения с вырожденным ядром............................

13

§ 5.

Собственные значения и собственныефункции .............................

21

§ 6.

Интегральные уравнения с симметричным ядром..........................

28

§ 7.

Альтернатива Фредгольма...............................................................

36

Глава 2. Интегральные уравнения Вольтерра...................................................

47

§ 8.

Уравнения Вольтерра. Основные понятия и определения..............

47

§ 9.

Метод последовательных приближений.........................................

47

§ 10.

Решение интегрального уравнения путем сведения его

 

 

к дифференциальному уравнению...................................................

50

§ 11.

Итерированные ядра. Построение резольвенты

 

 

уравнения Вольтерра с помощью итерированных

 

 

ядер. Решение уравнений с помощью резольвенты........................

51

§ 12.

Интегральные уравнения с вырожденным ядром............................

56

§ 13.

Интегральные уравнения с разностным ядром.

 

 

Преобразование Лапласа. Решение интегральных

 

 

и интегро-дифференциальных уравнений.......................................

59

Глава 3. Краевые задачи

 

для обыкновенных дифференциальных уравнений..........................................

66

§ 14.

Задача Штурма–Лиувилля. Определениефункции Грина.

 

 

Два метода построения функции Грина..........................................

66

§ 15.

Применениефункции Грина для решения краевых задач...............

76

§ 16.

Краевые задачи, содержащие параметр, и их сведение

 

 

к интегральному уравнению............................................................

80

Задачи для самостоятельного решения...............................................................

87

Ответы....................................................................................................................

 

91

Список рекомендуемой литературы....................................................................

94

95

Е.В. Сумин, В.Б. Шерстюков, О.В. Шерстюкова

Интегральные уравнения Фредгольма и Вольтерра, краевые задачи и методы их решения

Учебно-методическое пособие

Редактор М.В. Макарова Оригинал-макет подготовлен М.В. Макаровой

Подписано в печать 07.10.2016. Формат 60х84 1/16.

Уч.-изд. л. 6,0. Печ. л. 6,0. Тираж 50 экз. Изд. № 006-1. Заказ №133.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». Типография НИЯУ МИФИ.

115409, Москва, Каширское ш., 31