Еуразия технологиялық университетінің Хабаршысы. 2021. №2
78
(1)
бұл
оператор
мына
кеңістікте
анықталсын
мұндағы
деп аламыз.
- шексіз дифференциалданатын функциялар жиынтығында мына
шарттар орындалатын болсын:
(2)
. (3)
Берілген дифференциалдық операторы үшін
- кеңістігінде тұйықталу
орындалсын. Мұны стандартты әдіспен тексеріп көруге болады.
Әрі қарай, тұйықталуды арқылы белгілейік.
Бұдан кейін үшінші ретті дифференциалдық оператордың
коэффициенттері келесі шарттарды қанағаттандырады деп есептейміз:
- [0,1] кесіндісінде бөлікті-үзіліссіз функция және
,
- [0,1] кесіндісінде бөлікті-үзіліссіз функциялар болсын.
Анықтама. Егер
үшін
шарттарын
қанағаттандыратын
кеңістігінен
функциялар тізбегі бар болса,
функциясы (3)-(4)
үшінші ретті дифференциалды теңдеудің
шешімі деп аталады. [1]
Бұдан,
теңдеуі үшін (2)-(3) есептерінің жалғыз шешімі бар екендігін
тексеру қиын болмайды, яғни
операторының қайтымдылығын дәлелдеу, бұл
дегеніміз келесі резольвентаның бар болуы
Үзіліссіз функциялар жиынын [0,1] аралықта
(4)
нормасына қатысты
мәндерімен аяқтау арқылы алынған функциялар
кеңістігін
белгілейік.
ал
кеңістігін
,
нормалы С.Л.Соболев кеңістігі деп атайды,
-
кеңістігіндегі норма.
( )
( )
( )
u
y
c
x
u
y
a
y
u
x
u
y
k
Lu
+
+
−
−
=
2
2
3
3
( )
,
,
0
C
( )
1
0
,
:
,
−
=
y
x
y
x
( )
,
0
C
( )
(
)
( )
(
)
,
2
,
1
,
0
,
,
,
=
=
−
i
y
u
y
u
i
x
i
x
(
)
( )
0
1
,
0
,
=
=
x
u
x
u
L
( )
2
L
L
( )
,
y
k
( )
,
y
a
( )
y
c
)
i
( )
0
y
k
( )
0
0 =
k
0
)
(
,
)
(
0
y
c
y
a
→
k
0
,
0
2
2
→
−
→
−
f
Lu
u
u
k
k
( )
,
0
C
(
)
=1
,
k
k
y
x
u
( )
2
L
u
( )
=
2
L
f
Lu
f
Lu =
Е
L
+
(
)
.
1
−
+ Е
L
(
)
(
)
2
1
2
1
,
0
,
1
,
0
,
sup
2
=
−
dx
y
x
u
u
y
L
C
(
)
,
2
−
L
(
)
(
)
,
,
1
,
0
2
−
L
С
( )
1
2
W
2
1
2
2
2
2
2
2
,
1
,
2
u
u
u
u
y
x
+
+
=
2
( )
2
L
Еуразия технологиялық университетінің Хабаршысы. 2021. №2
79
Анықтама.
– толығымен үзіліссіз оператор болсын, сонда
толығымен үзіліссіз оператор. операторының меншікті мәндері А операторының
s -сандары деп аталады. [2]
Нөлдік емес s -сандар олардың еселіктерін ескере отырып, кему ретімен
нөмірленеді
Теорема 1. Айталық, шарты орындалсын. Онда келесі бағалау орынды
болады
(5)
мұндағы
және
тұрақты сандар,
,
-
операторының
сингулярлы сандары
( -сандары) (Шмидт бойынша меншікті мәндер).
Бұл теореманы дәлелдеу үшін бізге келесі көмекші тұжырымдар керек болады.
1-теореманы дәлеледеу үшін келесі үшінші ретті дифференциалдық
оператордың қасиеттеріне байланысты жиындар енгіземіз.
Мына жиынды қарастыралық:
,
,
,
мұндағы
және
.
Енді төмендегі леммаларды дәлеледейміз.
Лемма 1. Айталық шарты орындалсын. Онда
тұрақтысы мына
қосылым орындалатындай бар болады
.
Дәлелдеуі. Айталық
болсын. Енді, жоғарыдағы шартты ескере
отырып, келесі теңсіздікті аламыз:
,
мұндағы
А
(
)
2
1
* А
А
Н
=
Н
( )
(
)
(
)
,...
3
,
2
,
1
,
*
2
1
=
=
k
A
A
A
s
k
k
)
i
,...
3
,
2
,
1
,
1
1
2
1
2
2
3
2
=
k
k
C
s
k
С
k
1
С
2
С
2
1
0
C
C
k
s
1
−
L
1
−
L
s
( )
( )
1
:
2
2
2
+
=
L
L
u
Lu
L
u
M
(
)
(
)
( )
(
)
1
1
2
,
2
2
,
2
2
2
2
1
:
,
,
1
,
0
~
−
+
+
−
=
C
u
u
u
L
C
u
M
y
L
x
C
( )
(
)
+
+
+
+
+
+
=
−1
1
2
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
0
:
1
C
u
u
u
u
u
u
u
L
u
M
y
yy
yyy
x
xx
xxx
C
0
1
C
1
1
1
−
C
)
i
1
1
C
1
1
1
~
0
С
С
М
М
М
−
( )
1
1
0
,
−
C
M
y
x
u
(
)
2
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
,
2
2
,
2
C
C
u
u
u
u
u
u
u
C
u
Lu
y
yy
yyy
x
xx
xxx
−
+
+
+
+
+
+
+
Еуразия технологиялық университетінің Хабаршысы. 2021. №2
80
.
Енді
тең деп ала отырып,
шартын аламыз.
Айталық
болсын. Онда, 1-теореманың нәтижелерін қолдана отырып,
төмендегі теңсіздікті аламыз
.
Соңғы теңсіздіктен мына
қосылым ақиқат екендігін аламыз.
Енді,
болатындай
константасын алсақ, 1-лемманың дәлелдеуін
аламыз.
Лемма 1 толықтай дәлелденді.
Лемма 2. Айталық
шарты орындалсын. Онда Колмогоров бойынша
көлденеңдер үшін келесі бағалаулар орынды болады:
, (6)
мұндағы
- тұрақты сандар,
- белгілеулері
жиындарына сәйкес көлденеңдер.
Бұл лемманы дәлелдеу үшін, біз Колмогоров бойынша көлденеңдер
жиынының анықтамасы мен қасиеттерін еске салайық.
Анықтама. Айталық,
-централды-симметрикалық
(
- гильберттік
кеңістік) кеңістігінің ішкі жиыны, яғни,
.
өлшемі - М кеңістігінің Колмогоров бойынша көлденеңдер жиыны, мұндағы
- өлшемді ішкі жиын.
Бұл көлденеңдер келесідей қызықты қасиеттерге ие:
1)
,
2)
мұндағы
-
жиынының көлденеңдері,
- М жиынының
көлденеңдері
( )
( ) ( )
y
c
y
a
y
k
C
y
,
,
max
1
,
0
2
=
2
1
C
С
=
М
М
С
−1
0
M
u
(
)
C
u
Lu
C
u
u
u
y
x
+
+
+
2
,
2
2
,
2
2
,
2
2
,
2
,
2
С
М
М
~
C
С
1
1
С
)
i
( )
,...
2
,
1
,
~
0
1
=
−
k
d
C
M
d
d
С
k
k
k
0
C
,
~
,
,
0
k
k
k
d
d
d
С
С
М
М
М
~
,
,
1
0
−
М
H
H
M
М
−
=
,...
2
,
1
,
0
inf
sup
2
=
−
=
k
v
u
nf
i
d
k
k
y
v
M
u
y
k
k
y
k
...
2
1
0
d
d
d
( )
( )
,...,
2
,
1
,
~
,
~
=
k
M
M
M
d
M
d
k
k
( )
M
d
k
~
М
~
( )
M
d
k
Еуразия технологиялық университетінің Хабаршысы. 2021. №2
81
3)
.
Енді, дәлелденіп жатқан 2 лемма 1 лемма мен көлденеңдер қасиеттерінен
шығады. [3]
Келесі функцияларды енгізелік,
,
,
,
бұл функциялар
жиындарының Колмогоров бойынша көлденеңдер
санына сәйкес келеді , яғни
шарты үшін
,
және
болады.
Әрі қарай, 6-лемманы қолдана отырып, (6- бағалуымен қоса) келесі теңсіздікті
аламыз
.
1- теореманың дәлелдеуі бойынша келесі бағалауларды аламыз:
(7)
(8)
Айталық,
болсын, онда
аламыз. Бұдан, (7) және (8) қолдана
отырып, мына теңсіздікті аламыз
,
.
Енді осы жерден (6) бағалауы мен
ескере отырып,
.
s сандарының бағалануын аламыз.
1- теорема толықтай дәлелденді.
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1. Муратбеков М.Б. Разделимость, оценки сингулярных чисел (s-чисел)
линейного и нелинейного оператора смешанного типа // Тезисы докладов научной
конференции "Краевые задачи и их спектральные вопросы для дифференциальных
уравнений" - Алма - Ата, 1991 - 130 б.
2. Титчмарш Э.Ч. Разложения по собственным функциям, связанные с
дифференциальными уравнениями второго порядка. М. :ИЛ, 1961, т. 1, 2. 278 б.
( )
( )
M
x
nx
x
nM
n
M
nd
nM
d
k
k
=
=
=
,
,
0
,
( )
=
k
d
N
1
( )
=
k
d
N
~
1
~
( )
=
k
d
N
0
1
0
0
,
~
,
М
М
М
0
( )
М
d
k
k
d
~
k
d
0
( )
( )
(
)
1
0
~
−
C
N
N
С
N
( )
2
0
2
1
0
~
−
−
−
С
N
С
( )
3
2
0
0
3
2
1
0
−
−
−
C
N
С
k
d
~
=
( )
k
d
N
k
=
~
~
2
1
0
2
1
1
0
1
~
1
k
C
d
k
С
k
−
2
3
0
0
2
3
1
0
1
1
k
C
d
k
С
k
−
( )
k
k
d
L
S
=
−
+
1
1
2
1
2
2
3
1
s
k
C
k
C
k
|