PFA lection 5 (А.С. Терсенов - Лекции (2021г))

PDF-файл PFA lection 5 (А.С. Терсенов - Лекции (2021г)) Прикладной функциональный анализ (110753): Лекции - 8 семестрPFA lection 5 (А.С. Терсенов - Лекции (2021г)) - PDF (110753) - СтудИзба2021-09-08СтудИзба

Описание файла

Файл "PFA lection 5" внутри архива находится в папке "ПФА_Лекции (2021)". PDF-файл из архива "А.С. Терсенов - Лекции (2021г)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "прикладной функциональный анализ" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве НГУ. Не смотря на прямую связь этого архива с НГУ, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст из PDF

Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÍîâîñèáèðñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåòÌåõàíèêî-ìàòåìàòè÷åñêèé ôàêóëüòåòÊàôåäðà ïðèêëàäíîé ìàòåìàòèêèÊóðñ ëåêöèé ïî ïðèêëàäíîìóôóíêöèîíàëüíîìó àíàëèçó. ËÅÊÖÈß 5À.Ñ. Òåðñåíîââ ðàìêàõ ðåàëèçàöèè Ïðîãðàììû ðàçâèòèÿ ÍÈÓ-ÍÃÓ íà2009-2018 ã.2017Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÐàññìîòðèì äèôôåðåíöèàëüíîå óðàâíåíèåx 00 (t) = f (t, x, x 0 ),(1)óäîâëåòâîðÿþùåå êðàåâûì óñëîâèÿx(0) = 0,x(p) = 0.(2)Ðàññìîòðèì òàêæå óðàâíåíèåx 00 (t) = g (t)(3)ñ òåìè æå êðàåâûìè óñëîâèÿìè (2).Oäíîðîäíàÿ êðàåâàÿ çàäà÷àx 00 = 0,x(0) = 0,x(p) = 0èìååò òîëüêî òðèâèàëüíîå ðåøåíèå.

Äåéñòâèòåëüíî, ðåøåíèåóðàâíåíèÿ èìååò âèä x = c1 t + c2 , ãäå c1 , c2 ïîñòîÿííûå.Ïîäñòàâëÿÿ ýòó ôóíêöèþ â êðàåâûå óñëîâèÿ, ìû ëåãêîïîëó÷àåì c1 = c2 = 0.Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÎòñþäà íåìåäëåííî âûòåêàåò, ÷òî ðåøåíèå çàäà÷è (3), (2)x 00 (t) = g (t),x(0) = 0,x(p) = 0åäèíñòâåííî. Äëÿ äîêàçàòåëüñòâà ýòîãî ôàêòà ïðåäïîëîæèì,÷òî ñóùåñòâóåò äâà ðåøåíèÿ x1 (t) è x2 (t). Ðàññìîòðèì èõðàçíîñòü x(t) = x1 (t) − x2 (t).

Îíà óäîâëåòâîðÿåò îäíîðîäíîéêðàåâîé çàäà÷åx 00 = 0,x(0) = 0,x(p) = 0è, ñëåäîâàòåëüíî, x(t) ≡ 0. Îòêóäà x1 (t) ≡ x2 (t).Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÔóíêöèÿ Ãðèíà ëèíåéíîãî äèôôåðåíöèàëüíîãî îïåðàòîðàÏóñòü L ëèíåéíûé äèôôåðåíöèàëüíûé îïåðàòîð âòîðîãîïîðÿäêà, ïîðîæäåííûé äèôôåðåíöèàëüíûì âûðàæåíèåìl(x) = c0 (t)x 00 (t) + c1 (t)x 0 (t) + c2 (t)x(t)(4)è êðàåâûìè óñëîâèÿìèα11 x(0) + α12 x 0 (0) + α21 x(p) + α22 x 0 (p) = 0.(5)β11 x(0) + β12 x 0 (0) + β21 x(p) + β22 x 0 (p) = 0.(6)Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÔóíêöèÿ Ãðèíà ëèíåéíîãî äèôôåðåíöèàëüíîãî îïåðàòîðàÎïðåäåëåíèå 5.1.Ôóíêöèåé Ãðèíà îïåðàòîðà L íàçûâàåòñÿ ôóíêöèÿ G (t, s),óäîâëåòâîðÿþùàÿ ñëåäóþùèì óñëîâèÿìG (t, s) íåïðåðûâíà äëÿ âñåõ t , s èç [0, p].Ïðè ëþáîì ôèêñèðîâàííîì s ∈ (0, p) ôíóêöèÿ G (t, s)èìååò íåïðåðûâíûå ïðîèçâîäíûå ïåðâîãî è âòîðîãîïîðÿäêîâ ïî t â êàæäîì èç èíòåðâàëîâ [0, s), (s, p], ïðè÷åìïðîèçâîäíàÿ ïåðâîãî ïîðÿäêà èìååò ïðè t = s ñêà÷îêG 0 (s + 0, s) − G 0 (s − 0, s) =1.c0 (s) êàæäîì èç èíòåðâàëîâ [0, s), (s, p] ôóíêöèÿ G (t, s)ðàññìàòðèâàåìàÿ êàê ôóíêöèÿ îò t , óäîâëåòâîðÿåòóðàâíåíèþ (4) l(G ) = 0 è êðàåâûì óñëîâèÿì (5), (6).Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÎáðàùåíèå äèôôåðåíöèàëüíîãî îïåðàòîðà ñ ïîìîùüþ ôóíêöèèÃðèíàÒåîðåìà 5.2.Åñëè çàäà÷à Lx = 0 èìååò òîëüêî òðèâèàëüíîå ðåøåíèå, òî äëÿëþáîé ôóíêöèè g (t), íåïðåðûâíîé íà îòðåçêå [0, p], ñóùåñòâóåòåäèíñòâåííîå ðåøåíèå çàäà÷è Lx = g .

Ýòî ðåøåíèå äàåòñÿ ôîðìóëîéZp(7)x(t) = G (t, s)g (s) ds0Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÔóíêöèÿ Ãðèíà ëèíåéíîé çàäà÷èÑ ïîìîùüþ ôóíêöèè Ãðèíà ëåãêî çàïèñàòü ðåøåíèå çàäà÷è (3),(2 )ZtZp1x(t) = − (p − t) s g (s)ds + t (p − s)g (s)ds  .(8)p0tÔóíêöèÿ Ãðèíà èìååò âèä(1p (p − t)s, 0 ≤ s ≤ t ≤ p,G (t, s) =1p (p − s)t, 0 ≤ t ≤ s ≤ p.(9)Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî çàïèñàòüZpx(t) = −G (t, s)g (s)ds,0x 0 (t) = −ZpGt (t, s)g (s)ds.0(10)Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÎöåíêè ðåøåíèÿ ÷åðåç ôóíêöèþ ÃðèíàÈç ïðåäñòàâëåíèé (9), (10) âûòåêàþò ñëåäóþùèå îöåíêèZpp0 ≤ G (t, s) ≤ ,4Zp01p2G (t, s)ds = t(p − t) ≤ ,28ZpZt0|Gt (t, s)|ds =|Gt (t, s)|ds +|Gt (t, s)|ds =0t1 2p[t + (p − t)2 ] ≤ .2p2Èç ïîëó÷åííûõ âûøå îöåíîê è èç (10) âûòåêàþò ñëåäóþùèåîöåíêè íà x è x 0|x(t)| ≤p2max |g (s)|,8 s∈[0,p]|x 0 (t)| ≤pmax |g (s)|.2 s∈[0,p](11)Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÒåîðåìà ñóùåñòâîâàíèÿÒåîðåìà 5.3.Ïóñòü f (t, x, x 0 ) íåïðåðûâíà è îãðàíè÷åíà|f (t, x, x 0 )| ≤ mïðè 0 ≤ t ≤ p è âñåõ (x, x 0 ).

Òîãäà çàäà÷à (1), (2) èìååò ïîêðàéíåé ìåðå îäíî ðåøåíèå, óäîâëåòâîðÿþùåå îöåíêàì|x(t)| ≤mp 2,8|x 0 (t)| ≤mp.2Çàìå÷àíèå. Äîñòàòî÷íî, ÷òîáû ôóíêöèÿ f (t, x, x 0 ) áûëà2mp0îïðåäåëåíà òîëüêî äëÿ |x(t)| ≤ mp8 , |x (t)| ≤ 2 .Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÏëàí äîêàçàòåëüñòâà Òåîðåìû 5.3.Çàìåíà èñõîäíîé íåëèíåéíîé çàäà÷è ëèíåéíîé çàäà÷åé ñïðàâîé ÷àñòüþ, êîòîðàÿ ïîðîæäàåòñÿ ôóíêöèÿìè, ïðèíàäëåæàùèìè íåêîòîðîìó êëàññó ôóíêöèé, îáðàçóþùèõ âûïóêëîå ìíîæåñòâî.Ïîñòðîåíèå âçàèìíîîäíîçíà÷íîãî îòîáðàæåíèÿ T , ïåðåâîäÿùåãî ýòè ôóíêöèè â ðåøåíèÿ ëèíåéíîé çàäà÷è.Ëèíåéíàÿ çàäà÷à èçíà÷àëüíî êîíñòðóèðóåòñÿ òàê, ÷òîáûíåïîäâèæíàÿ òî÷êà îòîáðàæåíèÿ T ÿâëÿëàñü ðåøåíèåìèñõîäíîé íåëèíåéíîé çàäà÷è.Äîêàçûâàåì, ÷òî îòîáðàæåíèå T ÿâëÿåòñÿ âïîëíå íåïðåðûâíûì îòîáðàæåíèåì.Ïðèìåíÿåì âòîðóþ Òåîðåìó Øàóäåðà.Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÄîêàçàòåëüñòâî Òåîðåìû 5.3.Ïóñòü D áàíàõîâî ïðîñòðàíñòâî íåïðåðûâíî äèôôåðåíöèðóåìûõ íà 0 ≤ t ≤ p ôóíêöèé h(t) ñ íîðìîép0||h|| = max max |h(t)|, max |h (t)| .0≤t≤p4 0≤t≤p2Ðàññìîòðèì ôóíêöèþ h(t) â øàðå ||h(t)|| ≤ mp8 .

Êàæäîéòàêîé ôóíêöèè ïîñòàâèì â ñîîòâåòñòâèå x(t), êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ðåøåíèåì çàäà÷èx 00 (t) = f (t, h, h0 ),x(0) = 0,x(p) = 0.Ðåøåíèå ýòîé çàäà÷è åäèíñòâåííî =⇒ ìû ïîñòðîèëèîòîáðàæåíèåT : h 7−→ x.(12)Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÑâîéñòâà îòîáðàæåíèÿTÈññëåäóåì òåïåðü ñâîéñòâà ýòîãî îòîáðàæåíèÿ.Èç óñëîâèÿ |f (t, x, x 0 )| ≤ m ïðè 0 ≤ t ≤ p è âñåõ (x, x 0 ), è,â ñèëó îöåíêè (11), ìû ïîëó÷àåì, ÷òî ðåøåíèÿ çàäà÷è (12)óäîâëåòâîðÿþò íåðàâåíñòâàì|x(t)| ≤mp 2,8|x 0 (t)| ≤mp,2ñëåäîâàòåëüíî, èìååì, ÷òîT : ||h|| ≤mp 2mp 27−→ ||x|| ≤,882ò.å.

îòîáðàæåíèå T ïåðåâîäèò øàð ðàäèóñà mp8 ïðîñòðàíñòâà D â ñåáÿ (ò.å. âûïóêëîå ìíîæåñòâî â ñåáÿ) .Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÑâîéñòâà îòîáðàæåíèÿTÎñòàëîñü ïîêàçàòü, ÷òî T íåïðåðûâíîå êîìïàêòíîå îòîáðàæåíèå è ïðèìåíèòü âòîðóþ òåîðåìó Øàóäåðà.Ðàññìîòðèì h1 (t) è h2 (t) òàêèå, ÷òî||h1 (t)|| ≤mp 2,8||h2 (t)|| ≤mp 2,8x1 = T (h1 ),x2 = T (h2 ).Òîãäà èç (10) è îöåíîê ôóíêöèè Ãðèíà ïîëó÷àåìZp|x1 − x2 | ≤|G (t, s)||f (s, h1 (s), h10 (s)) − f (s, h2 (s), h20 (s))|ds ≤0p4Zp0|f (s, h1 (s), h10 (s)) − f (s, h2 (s), h20 (s))|ds.(13)Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÑâîéñòâà îòîáðàæåíèÿ00Zp|x1 (t)−x2 (t)| ≤T|Gt (t, s)||f (s, h1 (s), h10 (s))−f (s, h2 (s), h20 (s))|ds ≤000Zpmax |f (s, h1 (s), h1 (s)) − f (s, h2 (s), h2 (s))||Gt (t, s)|ds ≤ (14)0pmax |f (s, h1 (s), h10 (s)) − f (s, h2 (s), h20 (s))|.2Èç îöåíîê (13), (14) è íåïðåðûâíîñòè ôóíêöèè f âûòåêàåò, ÷òî||T (h1 ) − T (h2 )|| −→ 0 ïðè ||h1 (s) − h2 (s)|| −→ 0è, ñëåäîâàòåëüíî, îïåðàòîð T íåïðåðûâåí íà D .Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÒåîðåìà Àðöåëà.Ïóñòü íà êîíå÷íîì ïðîìåæóòêå I äàíî ñåìåéñòâî {x(t)}, ñîñòîÿùåå èç ôóíêöèé x(t) ðàâíîìåðíî îãðàíè÷åííûõ è ðàâíîñòåïåííî íåïðåðûâíûõ.

Òîãäà èç ýòîãî ñåì-âà ìîæíî âûáðàòü ðàâíîìåðíî ñõîäÿùóþñÿ íà I ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ôóíêöèé.Îïðåäåëåíèå 5.4.Ñåìåéñòâî ôóíêöèé {x(t)} íàçûâàåòñÿ ðàâíîìåðíîîãðàíè÷åííûì, åñëè ñóùåñòâóåò òàêàÿ ïîñòîÿííàÿ M , ÷òî|x(t)| ≤ M ∀ x(t) ∈ {x(t)}.Îïðåäåëåíèå 5.5.Ôóíêöèè ñåìåéñòâà {x(t)} íàçûâàþòñÿ ðàâíîñòåïåííîíåïðåðûâíûìè, åñëè ∀ ε > 0 ∃ δ > 0, ÷òî ∀ x ∈ {x(t)} è ∀t1 , t2 ∈ I èìååò ìåñòî|t1 − t2 | ≤ δ ⇒ |x(t1 ) − x(t2 )| ≤ ε.Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÑâîéñòâà îòîáðàæåíèÿTÄàëåå, äëÿ ëþáîãî x(t) èç îáëàñòè çíà÷åíèé îïåðàòîðà T , ò.å.2äëÿ x = T (h) ñ íåêîòîðûì h èç D0 = {h ∈ D, ||h|| ≤ mp8 },èìååì|x 00 (t)| ≤ m,|x 0 (t)| ≤Zp|Gt (t, s)||f (t, h, h0 )|ds ≤0mp.2Èç ýòèõ äâóõ íåðàâåíñòâ ñðàçó âûòåêàåò, ÷òî 0 x(t1 ) − x(t2 ) mp x (t1 ) − x 0 (t2 ) ≤ ≤ m,, t1 − t2 2t1 − t2îòêóäà íåìåäëåííî ïîëó÷àåì|x(t1 ) − x(t2 )| ≤mp|t1 − t2 |,2|x 0 (t1 ) − x 0 (t2 )| ≤ m|t1 − t2 |.Ïðèëîæåíèå òåîðåìû ØàóäåðàÑâîéñòâà îòîáðàæåíèÿTÒàêèì îáðàçîì,ñåìåéñòâà ôóíêöèé {x(t)} è {x 0 (t)} ðàâíîìåðíî îãðàíè÷åíû è ðàâíîñòåïåííî íåïðåðûâíû,ñëåäîâàòåëüíî, ïî òåîðåìå Àðöåëà ñåìåéñòâî {x(t)} ïðåä2êîìïàêòíî â D0 = {h ∈ D, ||h|| ≤ mp8 }.â èòîãå ìû ïîñòðîèëè îïåðàòîðT : D0 7−→ D0 ,êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ âïîëíå íåïðåðûâíûì íà çàìêíóòîì âûïóêëîì ìíîæåñòâå =⇒ ïî âòîðîé òåîðåìå Øàóäåðà èìååòíåïîäâèæíóþ òî÷êó, êîòîðàÿ è ÿâëÿåòñÿ ðåøåíèåì çàäà÷è(1), (2)..

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5184
Авторов
на СтудИзбе
436
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее