C. Kalik,La solution d’un problème aux limites pour l’équation biharmonique.[Soluția unei probleme cu valori la limită pentru ecuația biarmonică](Romanian) Acad. R. P. Romîne. Fil. Cluj. Stud. Cerc. Mat. 91958 135–148.
Despre acest articol
Journal
Studii şi cercetări matematice
Publisher Name
Academia Republicii S.R.
DOI
Not available yet.
Print ISSN
Not available yet.
Online ISSN
Not available yet.
Google Scholar Profile
Referințe
??
Lucrare in format HTML
scm,+1958_201-4_20Kalik
REZOLVAREA UNEI PROBLEME LA LIMITĂ PENTRU ECUAȚIA BIARMONICĂ
DECAROL KALIK
Comunicare prezentată in ședința de comunicări a Institutului de calcul al Academiei R.P.R., Filiala Cluj, din noiembrie 1958
Începînd din anul 1948 a apărut o serie de lucrări ale lui G. Fichera, precum și ale altor matematicieni, în care se demonstrează completitatea unor mulțimi de funcții respectiv vectori, alese în așa fel încît cu ajutorul lor să putem construi soluția anumitor probleme la limită (vezi de exemplu lucrarea [1] sau [2]). Urmînd calea acestor lucrări, ne vom ocupa de rezolvarea unei probleme la limită legată de ecuația biarmonică.
Fie Omega\Omega un domeniu arbitrar, mărginit de curba Gamma\Gamma. Vom presupune că Gamma\Gamma poate fi împărțit într-un număr finit de porțiuni, în așa fel ca fiecare dintre acestea să se poată reprezenta în coordonate locale cu ajutorul unei funcții y=varphi(x)y=\varphi(x), unde varphi(x)\varphi(x) este continuă și derivata ei satisface condiției lui Lipschitz. De asemenea presupunem pozitivă raza de curbură rho_(0)\rho_{0} a lui Gamma\Gamma. Studiem următoarea problemă la limită : să se determine funcția u(x,y)u(x, y) în domeniul Omega\Omega în așa fel ca ea să satisfacă condițiilor
{:[(1)Delta^(2)u-=(del^(4)u)/(delx^(4))+2(del^(4)u)/(delx^(2)dely^(2))+(del^(4)u)/(dely^(4))=0" în "Omega],[(2)u=f_(1)(s)" pe "Gamma],[(2')-Delta u+(1-sigma)/(rho_(0))(del u)/(del nu)=f_(2)(s)" pe "Gamma]:}\begin{align*}
\Delta^{2} u \equiv \frac{\partial^{4} u}{\partial x^{4}}+2 \frac{\partial^{4} u}{\partial x^{2} \partial y^{2}}+\frac{\partial^{4} u}{\partial y^{4}} & =0 \text { în } \Omega \tag{1}\\
u & =f_{1}(s) \text { pe } \Gamma \tag{2}\\
-\Delta u+\frac{1-\sigma}{\rho_{0}} \frac{\partial u}{\partial \nu} & =f_{2}(s) \text { pe } \Gamma \tag{2'}
\end{align*}
unde f_(1)(s)f_{1}(s) și f_(2)(s)f_{2}(s) sînt funcții date, de patrat integrabile pe Gamma,0 < sigma < 1\Gamma, 0<\sigma<1 fiind constanta lui Poisson, iar nu\nu este normala interioară la Gamma\Gamma.
Vom rezuma pe scurt ideia urmată în rezolvarea acestei probleme. Să notăm cu {v_(i)}\left\{v_{i}\right\} un șir de funcții biarmonice. Pe baza formulei lui Green avem
de unde, ținînd seamă de (2) și (2'), obținem sistemul de ecuații integrale relativ la vectorul necunoscut [(del u)/(del nu),-(delDelta_(u))/(del nu)]\left[\frac{\partial u}{\partial \nu},-\frac{\partial \Delta_{u}}{\partial \nu}\right] :
Acest sistem de ecuații integrale este numit sistem Riesz-Fischer. Construind în așa fel șirul de funcții biarmonice {v_(i)}\left\{v_{i}\right\} ca șirul de vectori
Aceste serii converg în medie patratică pe Gamma\Gamma. Considerînd și condițiile la limită (2) și (2'), cunoaștem pe Gamma\Gamma cele patru funcții u,(del u)/(del nu),Delta uu, \frac{\partial u}{\partial \nu}, \Delta u și (delDelta_(u))/(del nu)\frac{\partial \Delta_{u}}{\partial \nu} cu ajutorul cărora putem scrie soluția problemei la limită formulată, avînd în vedere formula bine cunoscută:
unde U=r ln rU=r \ln r este soluția fundamentală a ecuației biarmonice.
Menționăm că această metodă, ideia căreia a fost elaborată de M. Picone, reprezintă un deosebit interes din punct de vedere practic, avînd avantaje față de majoritatea metodelor de rezolvare aproximativă a problemelor la limită. Anume, pentru calcularea soluțiilor aproximative avem de calculat valoarea integralelor pe frontieră Gamma\Gamma și nu pe Omega\Omega. În afară de aceasta, funcțiile v_(i)v_{i}, care intervin în calcule, sînt polinoame armonice şi biarmonice, respectiv combinațiile lor, ceea ce de asemenea ușurează calculul.
La punctul 5 al lucrării vom construi șirul {v_(i)}\left\{v_{i}\right\} în așa fel ca ele să satisfacă condițiilor de mai sus.
2. Păstrînd notațiile, precum și condițiile asupra lui Gamma\Gamma, din punctul precedent, vom formula două teoreme care sînt consecințe imediate ale rezultatelor lui G. Fichera [1].
Teorema 1. Dacă varphi_(1)(Q)in L(Gamma)ssivarphi_(2)(Q)in L(Gamma)^(2)\varphi_{1}(Q) \in L(\Gamma) s s i \varphi_{2}(Q) \in L(\Gamma)^{2}, atunci funcția
v(P)=int_(Gamma)varphi_(1)(Q)U(P,Q)d sigma+int_(Gamma)varphi_(2)(Q)ln r(P,Q)d sigmav(P)=\int_{\Gamma} \varphi_{1}(Q) U(P, Q) d \sigma+\int_{\Gamma} \varphi_{2}(Q) \ln r(P, Q) d \sigma
există aproape pentru fiecare P in GammaP \in \Gamma și este sumabilă pe Gamma\Gamma.
Aproape pentru fiecare M in GammaM \in \Gamma avem
lim v(P)=int_(Gamma)varphi_(1)(Q)U(M,Q)d sigma+int_(Gamma)varphi_(2)(Q)ln r(M,Q)d sigma\lim v(P)=\int_{\Gamma} \varphi_{1}(Q) U(M, Q) d \sigma+\int_{\Gamma} \varphi_{2}(Q) \ln r(M, Q) d \sigma
cînd P rarr MP \rightarrow M pe normala la Gamma\Gamma in punctul MM, iar limitele sînt functii sumabile pe Gamma\Gamma.
Teorema 2. Dacă varphi_(1)(Q)in L(Gamma)\varphi_{1}(Q) \in L(\Gamma) și varphi_(2)(Q)in L(Gamma)\varphi_{2}(Q) \in L(\Gamma), atunci funcția
cînd P rarr MP \rightarrow M pe normala la Gamma\Gamma în punctul MM și funcția la limită este sumabilă pe Gamma\Gamma.
Observăm că limitele din aceste două teoreme există dacă punctul MM este punct Lebesgue al funcțiilor varphi_(1)(Q)\varphi_{1}(Q) și varphi_(2)(Q)\varphi_{2}(Q).
3. Introducem mulțimea functiilor {u}\{u\} definite pe domeniul Omega\Omega în felul următor: - funcție uu aparține mulțimii {u}\{u\}, dacă există două funcții varphi_(1)(Q)inL_(2)(Gamma)\varphi_{1}(Q) \in L_{2}(\Gamma) și varphi_(2)(Q)inL_(2)(Gamma)\varphi_{2}(Q) \in L_{2}(\Gamma) în așa fel ca
u(P)=int_(Gamma)varphi_(1)(Q)U(P,Q)d sigma+int_(Gamma)varphi_(2)(Q)ln r(P,Q)d sigmau(P)=\int_{\Gamma} \varphi_{1}(Q) U(P, Q) d \sigma+\int_{\Gamma} \varphi_{2}(Q) \ln r(P, Q) d \sigma
Mulțimea este caracterizată prin
Teorema 3. Dacă u in{u}u \in\{u\}, atunci
a) aproape pentru fiecare M in GammaM \in \Gamma au loc egalitățile
Invers, dacă mu_(1),delta_(1),mu_(2),delta_(2)inL_(2)(Gamma)\mu_{1}, \delta_{1}, \mu_{2}, \delta_{2} \in L_{2}(\Gamma) și dacă aceste functii satisfac condiția cc, atunci funcția u(P)u(P) din formula (4) aparține mulțimii {u}\{u\}.
Demonstratie. Fie u in{u}u \in\{u\}. Pe baza teoremelor 1 și 2 avem
Pe de altă parte, fie Q^(')Q^{\prime} un punct pe normala exterioară la Gamma\Gamma în punctul QQ. U(P,Q^('))U\left(P, Q^{\prime}\right) este o funcție biarmonică regulară cînd PP aparține lui Omega\Omega, deci
Introducem aceste rezultate în expresia lui II, de unde
I=8pi u(P)I=8 \pi u(P)
ceea ce înseamnă că condiția (4) este satisfăcută. La fel se verifică și egalitatea (5); punctul Q^(')Q^{\prime}, care intervine aici în calculele ajutătoare, trebuie să fie pe normala interioară la Gamma\Gamma în punctul QQ.
Trecem la demonstrația afirmației inverse. Fie mu_(1),delta_(1),mu_(2)şi delta inL_(2)(Gamma)\mu_{1}, \delta_{1}, \mu_{2} s ̧ i \delta \in L_{2}(\Gamma)̧. Considerăm sistemul de ecuații integrale de tip Fredholm :
Vom arăta că acest sistem are o soluție [varphi_(1),varphi_(2)]\left[\varphi_{1}, \varphi_{2}\right], și cu ajutorul ei funcția u(P)u(P) poate fi reprezentată cu formula (3).
Pentru lambda=1\lambda=1 sistemul (6') are ca vector propriu numai pe [0,varphi_(0)],varphi_(0)(M)\left[0, \varphi_{0}\right], \varphi_{0}(M) find unica funcție proprie a primei ecuații din sistemul (6') pentru lambda=1\lambda=1. Despre această ultimă afirmație ne putem convinge în felul următor: observăm că
lim(del ln r(M,Q))/(delv_(M))=-(" curbura în "M)/(2)\lim \frac{\partial \ln r(M, Q)}{\partial v_{M}}=-\frac{\text { curbura în } M}{2}î
cînd Q rarr MQ \rightarrow M, ceea ce înseamnă că (delta ln r(M,Q))/(deltanu_(M))\frac{\delta \ln r(M, Q)}{\delta \nu_{M}} este continuă pe Gamma\Gamma, deci orice funcție proprie a ecuației satisface condiția lui Lipschitz [3].
Să presupunem acum că prima ecuație a sistemului (6') are două funcții proprii liniar independente g_(1)(M)g_{1}(M) și g_(2)(M)g_{2}(M). Fie
Dat fiindcă lim(del V(P))/(delnu_(M))=0\lim \frac{\partial V(P)}{\partial \nu_{M}}=0, avem V(P)-=CV(P) \equiv C pe Omega+Gamma\Omega+\Gamma. Alegem constantele C_(1)C_{1} și C_(2)C_{2} în așa fel ca să avem V(P)-=0V(P) \equiv 0. Dar
∬_(C)(grad V)^(2)d tau=int_(Gamma)V(del V)/(del nu)d sigma=0\iint_{C}(\operatorname{grad} V)^{2} d \tau=\int_{\Gamma} V \frac{\partial V}{\partial \nu} d \sigma=0
deci V(P)-=0V(P) \equiv 0 în tot planul. Și în sfîrșit fie P in OmegaP \in \Omega și P^(')in C OmegaP^{\prime} \in C \Omega atunci
ceea ce este în contradicție cu ipoteza că funcțiile g_(1)(M)g_{1}(M) și g_(2)(M)g_{2}(M) sînt liniar independente. Trecem acum la verificarea primei afirmații. Fie [psi_(1),psi_(2)]\left[\psi_{1}, \psi_{2}\right] un vector propriu oarecare al sistemului (6') cînd lambda=1\lambda=1. Este ușor de văzut că psi_(1)-=0\psi_{1} \equiv 0 și psi_(2)=cvarphi_(0)\psi_{2}=c \varphi_{0}. In-tr-adevăr, pe baza celor de mai sus psi_(1)=cvarphi_(0)\psi_{1}=c \varphi_{0} și atunci
Această ecuație are soluție numai dacă termenul liber este ortogonal pe funcția proprie unică a ecuației omogene conjugate, care în cazul de față este constanta. Deci trebuie să se îndeplinească egalitatea
(" c. "K)/(pi)int_(Gamma)d sigmaint_(Gamma)varphi_(0)(Q)(del U(M,Q))/(delnu_(M))d sigma=0\frac{\text { c. } K}{\pi} \int_{\Gamma} d \sigma \int_{\Gamma} \varphi_{0}(Q) \frac{\partial U(M, Q)}{\partial \nu_{M}} d \sigma=0
sau
-(c.K)/(pi)∬_(C.)d tauint_(Gamma)varphi_(0)(Q)Delta U(P,Q)d sigma=0-\frac{c . K}{\pi} \iint_{C .} d \tau \int_{\Gamma} \varphi_{0}(Q) \Delta U(P, Q) d \sigma=0
De aici urmează c=0c=0, findcă int_(Gamma)varphi_(0)(Q)Delta U(P,Q)d sigma-=\int_{\Gamma} \varphi_{0}(Q) \Delta U(P, Q) d \sigma \equiv constantă !=0\neq 0. Ca urmare psi_(1)-=0\psi_{1} \equiv 0 și psi_(2)=cvarphi_(0)\psi_{2}=c \varphi_{0}. Pe baza teoremelor lui Fredholm putem afirma că sistemul conjugat al lui (6') are de asemenea un singur vector propriu, cînd lambda=1\lambda=1. Imediat se observă că [1,0][1,0] este acest vector. Deci condiția necesară și suficientă pentru ca sistemul (6) să aibă soluție este ca
int_(Gamma)delta_(2)(Q)d sigma=0\int_{\Gamma} \delta_{2}(Q) d \sigma=0
Făcînd abstracție de un factor constant acest sistem coincide cu sistemul conjugat al lui (6). Deci singura soluție este [c,0][c, 0]. Aplicînd formula (4) găsim
{:v(P)=(c)/(8pi)int_(Gamma)(del Delta U(P,Q))/(delv_(Q))d sigma=(c)/(2pi)int_(Gamma)(del ln r(P,Q))/(delv_(Q))d sigma=c,(P in Omega)^(5))\left.v(P)=\frac{c}{8 \pi} \int_{\Gamma} \frac{\partial \Delta U(P, Q)}{\partial v_{Q}} d \sigma=\frac{c}{2 \pi} \int_{\Gamma} \frac{\partial \ln r(P, Q)}{\partial v_{Q}} d \sigma=c,(P \in \Omega)^{5}\right)
Dar v(P_(0))=0v\left(P_{0}\right)=0 deci v(P)-=0v(P) \equiv 0, ceea ce demonstrează afirmația noastră.
Lema 1. Dacă u in{u}u \in\{u\} atunci
int_(Gamma)delta_(2)(Q)d sigma=0\int_{\Gamma} \delta_{2}(Q) d \sigma=0
Integrăm pe un cerc arbitrar C_(R)C_{R} de rază RR, care conține domeniul Omega\Omega în interiorul său
{:[int_(Gamma)mu_(2)(Q)d sigmaint_(C_(R))(del Delta U(P^('),Q))/(delnu_(Q))d sigma-int_( tilde(Gamma))delta_(2)(Q)d sigmaint_(C_(R))Delta U(P^('),Q)d sigma=0],[Darint_(C_(R))Delta U(P^('),Q)d sigma=int_(C_(R))[4ln r(P^('),Q)+3]d sigma-=" constantă pe "Gamma","" findcă "]:}\begin{gathered}
\int_{\Gamma} \mu_{2}(Q) d \sigma \int_{C_{R}} \frac{\partial \Delta U\left(P^{\prime}, Q\right)}{\partial \nu_{Q}} d \sigma-\int_{\tilde{\Gamma}} \delta_{2}(Q) d \sigma \int_{C_{R}} \Delta U\left(P^{\prime}, Q\right) d \sigma=0 \\
\operatorname{Dar} \int_{C_{R}} \Delta U\left(P^{\prime}, Q\right) d \sigma=\int_{C_{R}}\left[4 \ln r\left(P^{\prime}, Q\right)+3\right] d \sigma \equiv \text { constantă pe } \Gamma, \text { findcă }
\end{gathered}ăă
int_(C_(R))ln r(P^('),Q)d sigma-=c\int_{C_{R}} \ln r\left(P^{\prime}, Q\right) d \sigma \equiv c în interiorul cercului. De aici urmează și int_(C_(R))(del Delta U(P^('),Q))/(delnu_(Q))d sigma=0\int_{C_{R}} \frac{\partial \Delta U\left(P^{\prime}, Q\right)}{\partial \nu_{Q}} d \sigma=0 prin urmare int_(Gamma)delta_(2)(Q)d sigma=0\int_{\Gamma} \delta_{2}(Q) d \sigma=0.
4. Vom demonstra unicitatea soluției problemei la limită propuse la punctul 2, relativ la elementele mulțimii {u}\{u\}.
Introducem funcționala
{:(7)F(u)=int_(Gamma^(˙))(mu_(1)delta_(2)-mu_(2)delta_(1))d sigma+(1-sigma)int_(Gamma)delta_(1)^(2)d sigma:}\begin{equation*}
F(u)=\int_{\dot{\Gamma}}\left(\mu_{1} \delta_{2}-\mu_{2} \delta_{1}\right) d \sigma+(1-\sigma) \int_{\Gamma} \delta_{1}^{2} d \sigma \tag{7}
\end{equation*}
definită pe elementele mulțimii {u}.F(u)\{u\} . F(u) este o funcțională pozitivă, ceea ce este evident dacă în prealabil observăm că
int_(Gamma)(mu_(1)delta_(2)-mu_(2)delta_(1))d sigma=∬_(Omega)(Delta u)^(2)d sigma\int_{\Gamma}\left(\mu_{1} \delta_{2}-\mu_{2} \delta_{1}\right) d \sigma=\iint_{\Omega}(\Delta u)^{2} d \sigma
Dar această ultimă egalitate se poate verifica înlocuind în membrul întîi expresiile funcțiilor mu_(1),delta_(1),mu_(2),delta_(2)\mu_{1}, \delta_{1}, \mu_{2}, \delta_{2} și efectuînd calcule simple urmînd calea demonstrației teoremei 3.
atunci u-=0u \equiv 0 in Omega\Omega.
Demonstratie. Evident F(u)=0F(u)=0, de unde urmează
∬_(Omega)(Delta u)^(2)d tau=0" şi "int_(Gamma^(˙))((del u)/(del nu))^(2)d sigma=0\iint_{\Omega}(\Delta u)^{2} d \tau=0 \text { şi } \int_{\dot{\Gamma}}\left(\frac{\partial u}{\partial \nu}\right)^{2} d \sigma=0ş
Deci Delta u=0\Delta u=0 în Omega\Omega și (del u)/(del v)=0\frac{\partial u}{\partial v}=0 pe Gamma\Gamma. Aceasta înseamnă că uu este soluția problemei lui Neumann cu condiția (del u)/(del nu)=0\frac{\partial u}{\partial \nu}=0 pe frontieră ; deci u-=cu \equiv c în Omega\Omega, și fiindcă condiția teoremei impune ca u=0u=0 pe Gamma\Gamma, urmează u-=0u \equiv 0.
5. Fie P(rho,varphi)P(\rho, \varphi) și Q(rho^('),varphi^('))Q\left(\rho^{\prime}, \varphi^{\prime}\right) două puncte în plan. Este bine cunoscută formula
care este valabilă pentru fiecare punct exterior față de un cerc care conține în interiorul său pe Omega\Omega. Fie C_(R)C_{R} un asemenea cerc fixat. Dat fiindcă pe C_(R)C_{R} șirul de funcții 1,sin varphi^('),cos varphi^('),sin 2varphi^('),cos 2varphi^('),dots1, \sin \varphi^{\prime}, \cos \varphi^{\prime}, \sin 2 \varphi^{\prime}, \cos 2 \varphi^{\prime}, \ldots este complet, din egalitatea (8) urmează
{:[int_(Gamma^(˙))P(u)G(beta_(0))d sigma+ln Rint_(Gamma^(˙))P(u)G(beta_(0))d sigma=0],[2R ln Rint_(Gamma^(˙))P(u)G(alpha_(1))d sigma+int_(Gamma^(˙))P(u)G(beta_(1))d sigma+Rint_(Gamma^(˙))P(u)G(alpha_(1))d sigma=0],[int_(Gamma)P(u)G(beta_(n))d sigma+R^(2)int_(Gamma^(˙))P(u)G(alpha_(n))d sigma=0quad(n=2","3","dots)]:}\begin{gathered}
\int_{\dot{\Gamma}} P(u) G\left(\beta_{0}\right) d \sigma+\ln R \int_{\dot{\Gamma}} P(u) G\left(\beta_{0}\right) d \sigma=0 \\
2 R \ln R \int_{\dot{\Gamma}} P(u) G\left(\alpha_{1}\right) d \sigma+\int_{\dot{\Gamma}} P(u) G\left(\beta_{1}\right) d \sigma+R \int_{\dot{\Gamma}} P(u) G\left(\alpha_{1}\right) d \sigma=0 \\
\int_{\Gamma} P(u) G\left(\beta_{n}\right) d \sigma+R^{2} \int_{\dot{\Gamma}} P(u) G\left(\alpha_{n}\right) d \sigma=0 \quad(n=2,3, \ldots)
\end{gathered}
Dar acest sistem este valabil și pentru orice R_(1) > RR_{1}>R, de unde rezultă
Din cele de mai sus rezultă că sistemul (9) reprezintă condiția necesară pentru ca u in{u}u \in\{u\}. Relația (9) reprezintă totodată și condiția suficientă. Într-adevăr, fie mu_(1),delta_(1),mu_(2),delta_(2)inL_(2)(Gamma)\mu_{1}, \delta_{1}, \mu_{2}, \delta_{2} \in L_{2}(\Gamma); funcția
este biarmonică în C OmegaC \Omega. Însă din (9) urmează w(P^('))-=0w\left(P^{\prime}\right) \equiv 0 în exteriorul cercului C_(R)C_{R} ceeace înseamnă că w(P^('))-=0w\left(P^{\prime}\right) \equiv 0 și în C OmegaC \Omega.
Rezultatul final este formulat în teorema următoare:
Teorema 5. Şirul de vectori {psi_(i)}=|v_(i)-Deltav_(i)+(1-sigma)/(rho)(delv_(i))/(del nu)|\left\{\psi_{i}\right\}=\left|v_{i}-\Delta v_{i}+\frac{1-\sigma}{\rho} \frac{\partial v_{i}}{\partial \nu}\right| este complet în sensul lui Hilbert pe Gamma\Gamma.
Demonstratie. Fie varphi\varphi un vector ortogonal pe toate elementele șirului {psi_(i)}\left\{\psi_{i}\right\}. Componentele vectorului varphi\varphi le vom nota în felul următor: varphi=[-delta_(2),delta_(1)]\varphi=\left[-\delta_{2}, \delta_{1}\right]. Condiția de ortogonalitate este
Dacă considerăm mu_(1)-=0\mu_{1} \equiv 0 și mu_(2)=(1-sigma)/(rho_(0))delta_(1)\mu_{2}=\frac{1-\sigma}{\rho_{0}} \delta_{1}, atunci egalitățile precedente coincid cu (9), deci
și lim(del Delta u(P))/(delv_(M))=delta_(2)(M)\lim \frac{\partial \Delta u(P)}{\partial v_{M}}=\delta_{2}(M), toate considerate cînd P rarr M in GammaP \rightarrow M \in \Gamma pe normală.
Observînd că
și
pe baza teoremei de unicitate urmează u-=0u \equiv 0, deci (del u)/(delv_(M))=delta_(1)=0\frac{\partial u}{\partial v_{M}}=\delta_{1}=0 și (del Delta u)/(del nu)=delta_(2)=0\frac{\partial \Delta u}{\partial \nu}=\delta_{2}=0 pe Gamma\Gamma ceea ce înseamnă varphi-=0\varphi \equiv 0.
Institutul de calcul al Academiei R.P.R., Filiala Cluj
РЕШЕНИЕ ОДНОЙ ПРЕДЕЛЬНОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ БИГАРМОНИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ
Обозначим через Omega\Omega плсскую область, ограниченную замкнутсй кривой Г. Предполагаем, что радиус кривизны rho_(0)\rho_{0} кривой Gamma\Gamma является положительной функцией и что Gamma\Gamma является достаточно гладкой.
В данной работе доказывается, что последовательность вектор-функций
и alpha_(1)=-rho{[cos varphi],[sin varphi];alpha_(n)=(1)/(n(n-1))rho^(n){[cos n varphi],[sin n varphi](n=2,3,dots);gamma_(n)=rho^(')-n{[cos nvarphi^(')],[sin nvarphi^(')](n=0,1,dots):}\alpha_{1}=-\rho\left\{\begin{array}{l}\cos \varphi \\ \sin \varphi\end{array} ; \alpha_{n}=\frac{1}{n(n-1)} \rho^{n}\left\{\begin{array}{l}\cos n \varphi \\ \sin n \varphi\end{array}(n=2,3, \ldots) ; \gamma_{n}=\rho^{\prime}-n\left\{\begin{array}{l}\cos n \varphi^{\prime} \\ \sin n \varphi^{\prime}\end{array}(n=0,1, \ldots)\right.\right.\right. beta_(0)=rho^(2);beta_(n)=-(1)/(n(n+1))rho^(n+2){[cos n varphi],[sin n varphi](n=1,2,dots);delta_(n)=rho^('n-2){[cos nvarphi^(')],[sin nvarphi^(')](n=1,2,dots):}\beta_{0}=\rho^{2} ; \beta_{n}=-\frac{1}{n(n+1)} \rho^{n+2}\left\{\begin{array}{l}\cos n \varphi \\ \sin n \varphi\end{array}(n=1,2, \ldots) ; \delta_{n}=\rho^{\prime n-2}\left\{\begin{array}{l}\cos n \varphi^{\prime} \\ \sin n \varphi^{\prime}\end{array}(n=1,2, \ldots)\right.\right.,
где rho\rho и varphi\varphi обозначают полярные координаты, центр которых помещается внутри области Omega,sigma\Omega, \sigma - постоянная величина Пуассона и ν обозначает внутреннюю нормаль. При доказательстве приведенного утверждения были использованы некоторые идеи работ [1] и [2].
на Gamma\Gamma, где f_(1)f_{1} и f_(2)f_{2} - данные квадратично суммируемые функции на Gamma\Gamma.
- LA SOLUTION D'UN PROBLÈME AUX LIMITES POUR L'ÉQUATION BIHARMONIQUE
RÉSUMÉ
Soit Omega\Omega un domaine borné par la courbe Gamma\Gamma. On suppose que la courbe Gamma\Gamma admet le rayon de courbure rho_(0)\rho_{0} positif et, en outre, que cette courbe est suffisamment lisse.
Dans ce travail, on démontre que la succession des vecteurs
est complète au sens de Hilbert sur Gamma\Gamma, où
{:[{v_(n)}={alpha_(n)}uu{beta_(n)}" et "],[alpha_(1)=-rho{[cos varphi],[sin varphi];alpha_(n)=(1)/(n(n-1))rho^(n){[cos n varphi],[sin n varphi](n=2,3,dots);gamma_(n)=rho^(')-n{[cos nvarphi^(')],[sin nvarphi^(')](n=0,1,dots),:}]:}beta_(beta_(0)=rho^(2);quadrho_(n)=-(1)/(n(n+1))rho^(n+2){[cos n varphi],[sin n varphi](n=1,2,dots);delta_(n)=rho^('n-2){[cos nvarphi^(')],[sin nvarphi^(')](n=1,2,dots),:})\begin{gathered}
\left\{v_{n}\right\}=\left\{\alpha_{n}\right\} \cup\left\{\beta_{n}\right\} \text { et } \\
\alpha_{1}=-\rho\left\{\begin{array}{l}
\cos \varphi \\
\sin \varphi
\end{array} ; \alpha_{n}=\frac{1}{n(n-1)} \rho^{n}\left\{\begin{array}{l}
\cos n \varphi \\
\sin n \varphi
\end{array}(n=2,3, \ldots) ; \gamma_{n}=\rho^{\prime}-n\left\{\begin{array}{l}
\cos n \varphi^{\prime} \\
\sin n \varphi^{\prime}
\end{array}(n=0,1, \ldots),\right.\right.\right.
\end{gathered} \beta_{\beta_{0}=\rho^{2} ; \quad \rho_{n}=-\frac{1}{n(n+1)} \rho^{n+2}\left\{\begin{array}{l}
\cos n \varphi \\
\sin n \varphi
\end{array}(n=1,2, \ldots) ; \delta_{n}=\rho^{\prime n-2}\left\{\begin{array}{l}
\cos n \varphi^{\prime} \\
\sin n \varphi^{\prime}
\end{array}(n=1,2, \ldots),\right.\right.}
où rho\rho et varphi\varphi sont les coordonnées polaires dont le centre est situé à l'intérieur du domaine Omega;sigma\Omega ; \sigma est la valeur constante de Poisson; nu\nu désigne la normale intérieure par rapport à Gamma\Gamma. Pour démontrer cette affirmation, l'auteur se base sur quelques idées des travaux [1] et [2].
La succession complète des vecteurs {v_(i),-Deltav_(i)+(1-sigma)/(rho_(0))(delv_(i))/(del v)}\left\{v_{i},-\Delta v_{i}+\frac{1-\sigma}{\rho_{0}} \frac{\partial v_{i}}{\partial v}\right\} sert à résoudre le problème suivant: dans le domaine Omega\Omega on cherche la fonction u(x,y)u(x, y) pour laquelle
{:[Delta^(2)u=(del^(4)u)/(delx^(4))+2(del^(4)u)/(delx^(2)dely^(2))+(del^(4)u)/(dely^(4))=0," dans "Omega","],[u=f_(1)" et "-Delta u+(1-sigma)/(rho_(0))(del u)/(del nu)=f_(2)," sur "Gamma","]:}\begin{array}{ll}
\Delta^{2} u=\frac{\partial^{4} u}{\partial x^{4}}+2 \frac{\partial^{4} u}{\partial x^{2} \partial y^{2}}+\frac{\partial^{4} u}{\partial y^{4}}=0 & \text { dans } \Omega, \\
u=f_{1} \text { et }-\Delta u+\frac{1-\sigma}{\rho_{0}} \frac{\partial u}{\partial \nu}=f_{2} & \text { sur } \Gamma,
\end{array}
où f_(1)f_{1} et f_(2)f_{2} sont deux fonctions données sur Gamma\Gamma, sommables en carrés.
BIBLIOGRAFIE
G. Fichera, Teoremi di completezza sulla frontiera di un dominio per taluni sistemi di funzioni. Ann. Mat. pura e appl., 27, 1-28 (1948).