Математика
Условия разрешимости задачи Неймана $\mathcal{N}_2$ для полигармонического уравнения в шаре
В. В. Карачик Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Российская Федерация
Аннотация:
Рассмотрен класс задач типа Неймана, зависящий от натурального параметра
$k$, для полигармонического уравнения в единичном шаре. Задачи этого класса обобщают как известную задачу Дирихле, так и задачу Неймана. В ряде работ для класса таких задач было найдено множество необходимых условий разрешимости этой задачи и было выдвинуто предположение, что наиболее полный вариант найденных необходимых условий является также и набором достаточных условий разрешимости задачи. Для задачи
$\mathcal{N}_1$ этот факт был известен. В настоящей работе для задачи
$\mathcal{N}_2$, для однородного
$m$-гармонического уравнения в единичном шаре, доказывается предположение о совпадении найденного ранее множества необходимых условий с достаточными условиями разрешимости этой задачи. Сначала с помощью замены переменных задача
$\mathcal{N}_2$ сводится к более простой задаче Дирихле
$\mathcal{N}_0$, решение которой считается известным. Затем находятся условия, при которых сделанная замена переменных обратима. Найденные здесь условия связаны с наличием у решения задачи Дирихле членов первого порядка малости в ее разложении в окрестности нуля. Затем используются ранее полученные результаты о связи значения
$m$-гармонической в единичном шаре функции в центре шара со значениями нормальных производных этой функции на границе шара. Полученные условия разрешимости преобразуются к условиям, связанным со значениями интегралов по сфере от полиномов от нормальных производных искомого решения на единичной сфере, коэффициенты которых являются элементами арифметического треугольника Неймана. Найденные условия совпадают с полученными ранее необходимыми условиями разрешимости задачи
$\mathcal{N}_2$.
Ключевые слова:
задача типа Неймана, полигармоническое уравнение, условия разрешимости.
УДК:
517.956.223+
517.575 Поступила в редакцию: 01.03.2020
DOI:
10.14529/mmph200202