Единственность обобщенного решения задачи Трикоми
Л. И. Коваленко
Аннотация:
Рассматривается задача Трикоми для уравнения
\begin{gather}
K(y)u_{xx}+u_{yy}+a(x,y)u_x+b(x,y)u_y+c(x,y)u=f(x,y),
\label{1}\\
K(y)=|y|^\alpha q(y)\operatorname{sgn}{y},\quad\alpha >0,\quad q(y)>0,\quad q(\pm0)>0
\notag
\end{gather}
в конечной области
$D$, ограниченной при
$y<0$ двумя характеристиками разных семейств уравнения \eqref{1}, выходящими из точек
$O(0,0)$ (характеристика
$\Gamma_O$) и
$A(x_1,0)$,
$x_1>0$. Граница
$\sigma$ области
$D$ при
$y\geq0$ имеет только две общие точки:
$O$ и
$A$ с осью
$Ox$;
$O\in\sigma$,
$O\not\in\Gamma_O$. Линия
$y=0$ делит область
$D$ на две части
$D^+$ (
$y>0$) и
$D^-$ (
$y<0$). Область
$D^+$ может быть неодносвязной.
Под
обобщенным решением $v$ задачи Трикоми в
$D$ для уравнения \eqref{1} понимается (РЖМат., 1965, 10Б404) функция
$v\in C(\bar D)$ такая, что 1)
$v=\varphi$ на
$\sigma\cup\Gamma_O$, где
$\varphi$ – заданная на
$\sigma\cup\Gamma_O$ непрерывная функция, 2)
$v$ удовлетворяет условию Липшица в любой замкнутой внутренней подобласти
$D$, 3) для каждой функции
$\Phi(x,y)$, финитной в
$D$ и
$\Phi\in C^1$, $[Kv_x\Phi_x+v_y\Phi_y+(f-a v_x-bv_y-cv)\Phi]\,dx\,dy=0$, 4) функция
$y[dv/dy]_1$, рассматриваемая как функция переменных
$x,y$ на том множестве из
$D^-\cup\Gamma_O$, на котором
$[dv/dy]_1$ существует, равномерно непрерывна на
$\Gamma_O$ (через
$[dv/dy]_1$ обозначена полная
гроизводная по
$y$ вдоль характеристик того семейства, которому принадлежит
$\Gamma_O$).
Для такого решения доказываются априорная оценка и единственность.
При этом сначала методом конечных разностей такая оценка выводится для
гладкого решения задачи Трикоми. Далее показывается, что, усредняя обобщенное решение лишь по
$x$, его можно приблизить гладкими решениями уравнений с правыми частями, близкими к
$f$.
УДК:
517.946
Статья поступила: 06.01.1969