Сумин Интегралные уравнения Фредголма и Волтерра 2016
.pdf
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 (1− x2 ) .
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) =πC (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( x−t ) . |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
21. |
|
|
|
|
|
ch t |
|
|
|||||||
y(x) =3x (1−e−x ) . |
|
|
|||||||||||||
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) =1−e−x − xe−x . |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
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) =λ ∫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) =λ ∫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
