І. М. Конет, д-р фіз.-мат. наук, професор, Т. М. Пилипюк, канд. фіз.-мат. наук Кам'янець-Подільський національний університет імені Івана Огієнка, м. Кам'янець-Подільський ПАРАБОЛІЧНІ КРАЙОВІ ЗАДАЧІ В НЕОБМЕЖЕНОМУ КУСКОВО-ОДНОРІДНОМУ КЛИНОВИДНОМУ СУЦІЛЬНОМУ ЦИЛІНДРІУ пропонованій статті методом класичних інтегральних і гібридних інтегральних перетворень у поєднанні з методом головних розв'язків (матриць впливу та матриць Гріна) вперше побудовано єдині точні аналітичні розв'язки параболічних крайових задач математичної фізики в необмеженому за змінною z кусково-однорідному за радіальною змінною r клиновидному за кутовою змінною φ суцільному циліндрі.Розглянуто випадки задання на гранях клина крайових умов Діріхле і Неймана та їх можливих комбінацій (Діріхле-Неймана, Неймана-Діріхле).Для побудови розв'язків досліджуваних крайових задач застосовано скінченне інтегральне перетворення Фур'є щодо кутової змінної, інтегральне перетворення Фур'є на декартовій осі щодо аплікатної змінної та гібридне інтегральне перетворення типу Ганкеля 1-го роду на сегменті полярної осі з n точками спряження щодо радіальної змінної.Послідовне застосування інтегральних перетворень за геометричними змінними дозволяє звести тривимірні початковокрайові задачі спряження до задачі Коші для звичайного лінійного неоднорідного диференціального рівняння 1-го порядку, єдиний розв'язок якої виписано в замкнутому вигляді.Застосування обернених інтегральних перетворень відновлює в явному вигляді розв'язки розглянутих задач через їх інтегральне зображення.Ключові слова: параболічне рівняння, початкові та крайові умови, умови спряження, інтегральні перетворення, гібридні інтегральні перетворення, головні розв'язки.Вступ. Теорія крайових задач для диференціальних рівнянь з частинними похідними, зокрема рівнянь математичної фізики, -важливий розділ сучасної теорії диференціальних рівнянь, який в наш час інтенсивно розвивається. Її актуальність обумовлена як значимістю її результатів для розвитку багатьох розділів математики, так і численними застосуваннями її досягнень при дослідженні різноманітних ма-
The unique exact analytical solutions of parabolic boundary value problems of mathematical physics in piecewise homogeneous wedge-shaped solid cylinder were constructed at first time by the method of integral and hybrid integral transforms in combination with the method of main solutions (matrices of influence and Green matrices). The cases of assigning on the verge of the wedge the boundary conditions of Dirichlet and Neumann and their possible combinations (Dirichlet – Neumann, Neumann – Dirichlet) are considered. Finite integral Fourier transform by an angular variable $\varphi \in (0; \varphi_0)$, a Fourier integral transform on the Cartesian segment $(-l_1;l_2)$ by an applicative variable $z$ and a hybrid integral transform of the Hankel type of the first kind on a segment $(0;R)$ of the polar axis with $n$ points of conjugation by an radial variable $r$ were used to construct solutions of investigated initial-boundary value problems. The consistent application of integral transforms by geometric variables allows us to reduce the three-dimensional initial boundary-value problems of conjugation to the Cauchy problem for a regular linear inhomogeneous 1st order differential equation whose unique solution is written in a closed form. The application of inverse integral transforms restores explicitly the solution of the considered problems through their integral image. The structure of the solution of the problem in the case of setting the Neumann boundary conditions on the wedge edges is analyzed. Exact analytical formulas for the components of the main solutions are written and the theorem on the existence of a single bounded classical solution of the problem is formulated. The obtained solutions are algorithmic in nature and can be used (using numerical methods) in solving applied problems.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.