Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Линейные интегральные уравнения Вальтерра (2012....doc
Скачиваний:
173
Добавлен:
25.11.2018
Размер:
4.75 Mб
Скачать

§3 Интегральные уравнения Вольтера как частный случай уравнений Фредгольма

Интегральные уравнения Вольтерра как первого так и второго рода

при некоторых ограничениях можно рассматривать как частный случай уравнений Фредгольма.

Чтобы показать это построим новое ядро

!!!

и запишем интегральное уравнение Фредгольма с этим ядром

.

П

t

t=x

остроим области интегрирования интегралов входящих в уравнения типа Вольтерра и Фредгольма

0

Ядро H(x,t) равно нулю вне заштрихованной части квадрата, по которой берётся Фредгольмовский интеграл и оба интеграла вычисляются по заштрихованной области, следовательно, они равны т.е.

Однако интегральные урравнения Вольтерра обладают свойствами характерными только для них. Для них применимы некоторые методы решения и исследования, которые не применимы или имеют существенные ограничения для уравнений Фредгольма.

Пример 1. Для интегрального уравнения Вольтерра второго рода

записать эквивалентное интегральное уравнение Фредгольма.

Решение. Строим ядро

и записываем уравнение Фредгольма с этим ядром

которое и будет эквивалентным данному.

§4. Решение интегральных уравнений Вольтерра методом дифференцирования

Некоторые интегральные уравнения Вольтерра, как первого, так и второго рода решаются методом дифференцирования.

Рассмотрим уравнение Вольтерра второго рода

Продифференцируем данное уравнение

применив правило дифференцирования интеграла по параметру x (- переменная вне интеграла).

В случае вырожденных ядер можно применить правило дифференцирования произведения, предварительно вынося множитель зависящий только от из под интеграла.

Исключая неизвестный интеграл из двух уравнений, данного и полученного после дифференцирования, получим дифференциальное уравнение первого порядка. Если после первого дифференцирования исключить интеграл от неизвестной функции не удаётся можно попытаться осуществить исключение после n-кратного дифференцирования.

Особенно метод эффективен, если после n-кратного дифференцирования удаётся производную выразить через ядро . Это легко удаётся осуществить, например, для следующих функций и др.

Пример 2. Найти решение уравнения Вольтерра второго рода

Решение. Дифференцируем данное уравнение

и решаем полученное дифференциальное уравнение

при начальном условии находим значение постоянной

Ответ:

Проверка. Найденную функцию подставляем в исходное уравнение

и вычислив интегралы, получим тождество

Следовательно, эта функция удовлетворяет заданному равнению и является его решением.

Пример 3. Найти решение уравнения Вольтерра первого рода.

.

Решение. Дифференцируем данное уравнение

и заменив неизвестный интеграл его значением из данного уравнения

найдём решение дифференциального уравнения.

Ответ: .

Проверка. Подставим полученную функцию в исходное уравнение

откуда получаем тождество