O`zbekiston Oliy va O`rta maxsus ta`lim vazirligi Namangan Davlat universiteti
Qisuvchi akslantirishlar prinsipining tadbiqlari
Download 1.75 Mb. Pdf ko'rish
|
fumksional matematika
- Bu sahifa navigatsiya:
- 4.2. Qisuvchi akslantirishlar prinsipining integral tenglamalarga tadbiqi Fredholm tenglamasi
- Chiziqlimas integral tenglamalar
- Volterra tenglamasi
4.1. Qisuvchi akslantirishlar prinsipining tadbiqlari Qisuvchi akslantirishlar prinsipini har xil turdagi tenglamalar yechimlari mavjudligi va yagonaligi haqidagi teoremalarni isbotlashda qo‘llash mumkin. Qisuvchi akslantirishlar prinsipi x Ax = tenglama yechimi mavjudligi va yagonaligini isbotlash uchungina qo‘llanib qolmay, bu tenglama yechimini topish usulini ham beradi. Qisuvchi akslantirishlar prinsipining tadbig‘iga doir misollar qaraymiz. 4.1. n R fazoni o‘zini-o‘ziga akslantiruvchi va ( ) n , , , i , b x a Ax i n j j ij i K 2 1 1 = + = ∑ = formulalar orqali aniqlangan A akslantirishning qisuvchilik shartlarini toping. Yechish. Qanday shartlarda A qisuvchi akslantirish bo‘ladi? Bu savolga javob fazoda qanday metrika berilishiga bog‘liq. Biz quyida uch xil variantni qaraymiz: a) n R ∞ fazo, ya’ni i i n i y x ) y , x ( − = ≤ ≤ 1 max ρ bo‘lsin. ( ) ∑ ∑ = ≤ ≤ = ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ′′ − ′ ≤ ′′ − ′ = ′′ − ′ = n j j j ij n i n j j j ij n i i i n i x x a x x a y y y y 1 1 1 1 1 max max max ) " , ' ( ρ ( ) . , max max max 1 1 1 1 1 ∑ ∑ = = ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ′′ ′ = ′′ − ′ ⋅ ≤ n j n j ij n i j j n j ij n i x x a x x a ρ Bu yerdan kelib chiqadiki, A qisuvchi akslantirish bo‘lishi uchun 1 max 1 1 < = ∑ = ≤ ≤ α n j ij n i a (4.2) shartning bajarilishi yetarli. Shuning uchun n R ∞ fazoda (4.2) shartni A akslantirishning qisuvchilik sharti sifatida qabul qilamiz. 54 b) n R 1 fazo, ya’ni ∑ = − = n i i i y x y x 1 ) , ( ρ bo‘lsin. U holda ( ) ∑∑ ∑ ∑ ∑ = = = = = = ′′ − ′ ≤ ′′ − ′ = ′′ − ′ = ′′ ′ n i n j j j ij n i n j j j ij n i i i x x a x x a y y y y 1 1 1 1 1 ) , ( ρ ( ) ( ) . , max max 1 1 1 1 1 1 1 x x a x x a a x x a n i ij n j n j n j j j ij n i ij n j j j n i ij ′′ ′ ⋅ ≤ ′′ − ′ ⋅ ≤ ′′ − ′ ⋅ = ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ = ≤ ≤ = = = ≤ ≤ = ρ Bu yerdan ko‘rinadiki, A akslantirish uchun qisuvchilik sharti n R 1 fazoda 1 max 1 1 < = ∑ = ≤ ≤ α n i ij n j a (4.3) ko‘rinishga ega. c) n R fazo, ya’ni ( ) ∑ = − = n i i i y x y x 1 2 ) , ( ρ bo‘lsin. U holda ( ) ( ) ( ) ( ) . , ) , ( 2 1 1 1 1 2 2 1 2 2 1 1 1 2 2 x x a x x a x x a y y y y n i n j n j n i ij j j n j ij n i n j j j ij n i i i ′′ ′ ⋅ ≤ ′′ − ′ ⋅ ≤ ≤ ′′ − ′ = ′′ − ′ = ′′ ′ ∑ ∑ ∑∑ ∑ ∑ ∑ ∑ = = = = = = = = ρ ρ Yuqorida keltirilgan tenglik va tengsizliklarga ko‘ra n R fazoda A akslantirishning qisuvchilik sharti 1 1 1 2 < ≤ ∑ ∑ = = α n j n i ij a (4.4) ko‘rinishga ega. Shunday qilib, agar (4.2)-(4.4) shartlardan birortasi bajarilsa, u holda yagona ( ) n x x x x , , , 2 1 K = nuqta mavjud bo‘lib, n , , , i , b x a x i n j j ij i K 2 1 1 = + = ∑ = bo‘ladi. Bundan tashqari bu nuqtada ketma-ket yaqinlashishlar quyidagi ko‘rinishga ega ( ) ( ) ... , , k , x , , x , x x , b x a x ) k ( n ) k ( ) k ( k i n j ) k ( j ij ) k ( i 3 2 1 2 1 1 1 = = + = ∑ = − K . Bu yerda ( ) ( ) ) ( n ) ( ) ( x ,..., x , x x 0 0 2 0 1 0 = sifatida n R dagi ixtiyoriy nuqtani qabul qilish mumkin. Qaralayotgan Ax y = akslantirish qisuvchi bo‘lishi uchun (4.2)-(4.4) shartlarning ixtiyoriy birining bajarilishi yetarli. Isbotlash mumkinki, (4.2) va (4.3) 55 shartlar mos ravishda n R ∞ va n R 1 fazolarda Ax y = akslantirish qisuvchi bo‘lishi uchun zarur ham bo‘ladi. Ta’kidlash lozimki, (4.2) - (4.4) shartlarning birortasi ham ketma-ket yaqinlashishlar usulining tadbig‘i uchun zarur emas. Agar 1 − < n a ij bo‘lsa, u holda (4.2) - (4.4) shartlarning hammasi bajariladi va ketma-ket yaqinlashishlar usulini qo‘llash mumkin. Agar 1 − ≥ n a ij bo‘lsa, u holda (4.2) - (4.4) shartlarning birortasi ham bajarilmaydi. 4.2. Qisuvchi akslantirishlar prinsipining integral tenglamalarga tadbiqi Fredholm tenglamasi. Qisuvchi akslantirishlar prinsipini ushbu ) ( ) ( ) , ( ) ( x dy y f y x K x f b a ϕ λ + = ∫ (4.5) ikkinchi tur Fredholm integral tenglamasi yechimining mavjudligi va yagonaligini isbotlash uchun qo‘llaymiz. Bu yerda K integral tenglama yadrosi va ϕ - berilgan funksiyalar, f - izlanayotgan (noma’lum) funksiya, λ esa - haqiqiy parametr. Ko‘rsatamizki, qisuvchi akslantirishlar prinsipini λ parametrning yetarlicha kichik qiymatlarida qo‘llash mumkin. Faraz qilamiz, ) , ( y x K - ] , [ ] , [ b a b a × kvadratda, ) (x ϕ - ] , [ b a kesmada uzluksiz funksiyalar bo‘lsin. Shunday ekan, musbat M son mavjud bo‘lib, barcha ] , [ , b a y x ∈ uchun M ) y , x ( K ≤ tengsizlik bajariladi. To‘la ] , [ b a C fazoni o‘zini- o‘ziga ∫ + = b a x dy y f y x K x g ) ( ) ( ) , ( ) ( ϕ λ (4.6) formula vositasida akslantiruvchi Af g = akslantirish berilgan bo‘lsin. U holda ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) x f x f a b M x g x g g g b x a b x a 2 1 2 1 2 1 max max , − ⋅ − ≤ − = ≤ ≤ ≤ ≤ λ ρ yoki ( ) ( ) ( ) 2 1 2 1 f , f a b M Af , Af ρ λ ρ ⋅ − ≤ . Shunday ekan, ( ) a b M − ⋅ < 1 λ (4.7) bo‘lganda A qisuvchi akslantirish bo‘ladi. Qisuvchi akslantirishlar prinsipiga asoslanib xulosa qilamizki, (4.7) shartni qanoatlantiruvchi ixtiyoriy λ da (4.5) Fredholm tenglamasi yagona uzluksiz yechimga ega. Bu yechimga intiluvchi ketma-ket yaqinlashishlar ... , ..., , , 1 0 n f f f ∫ + = − b a n n x dy y f y x K x f ) ( ) ( ) , ( ) ( 1 ϕ λ ko‘rinishga ega, bu yerda 0 f sifatida ixtiyoriy uzluksiz funksiyani olish mumkin. 56 Chiziqlimas integral tenglamalar. Qisuvchi akslantirishlar prinsipining ∫ + = b a x dy y f y x K x f ) ( )) ( ; , ( ) ( ϕ λ ko‘rinishdagi chiziqlimas integral tenglamalarga tadbiqini qaraymiz. Bu yerda K va ϕ funksiyalar uzluksiz bo‘lib, bundan tashqari K o‘zining 3- chi funksional argumenti bo‘yicha Lipshits shartini qanoatlantirsin, ya’ni shunday 0 > L mavjud bo‘lib, 2 1 2 1 ) ; , ( ) ; , ( z z L z y x K z y x K − ≤ − tengsizlik barcha ] , [ , b a y x ∈ va 2 1 , z z lar uchun o‘rinli bo‘lsin. Bu holda ] , [ b a C fazoni o‘zini-o‘ziga ∫ + = b a x dy y f y x K x g ) ( )) ( ; , ( ) ( ϕ λ formula vositasida akslantiriuvchi Af g = akslantirish uchun ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) x f x f a b L x g x g b x a b x a 2 1 2 1 max max − ⋅ − ≤ − ≤ ≤ ≤ ≤ λ tengsizlik o‘rinli bo‘ladi, bu yerda 2 2 1 1 , Af g Af g = = . Shunday ekan, ( ) a b L − ⋅ < 1 λ shartda A akslantirish qisuvchi bo‘ladi. Volterra tenglamasi. Endi Volterra tipidagi ∫ + = x a x dy y f y x K x f ) ( ) ( ) , ( ) ( ϕ λ (4.8) tenglamani qaraymiz. Agar x y > da 0 ) , ( = y x K desak, (4.8) Volterra tenglamasi (4.5) ko‘rinishdagi ikkinchi tur Fredholm tenglamasiga keladi. Biroq Fredholm integral tenglamasi holida biz λ parametrning kichik qiymatlari bilan chegaralanishga majburmiz. Volterra tenglamasi holida qisuvchi akslantirishlar prinsipi (va ketma-ket yaqinlashishlar usuli) ni λ ning barcha qiymatlarida qo‘llash mumkin. Aniqrog‘i, qisuvchi akslantirishlar prinsipining quyidagi umumlashmasi o‘rinli. 4.2-teorema. X metrik fazoni o‘zini-o‘ziga akslantiruvchi A uzluksiz akslantirish uchun biror n da n A B = - qisuvchi akslantirish bo‘lsin. U holda x Ax = tenglama yagona yechimga ega bo‘ladi. Isbot. X x ∈ nuqta B akslantirishning qo‘zg‘almas nuqtasi bo‘lsin, ya’ni x Bx = . U holda B qisuvchi akslantirishga ketma-ket yaqinlashishlar usulini qo‘llasak, ∞ → → = = = = = = = + k x x B Ax B Ax A x A x AA x AB ABx Ax k k nk nk nk k , 0 1 . Chunki ixtiyoriy X x ∈ 0 , xususiy holda Ax x = 0 uchun, K K , , , , 0 0 2 0 x B x B Bx k ketma-ketlik x qo‘zg‘almas nuqtaga yaqinlashadi. Shunday ekan, x Ax = . Bu x nuqta yagona, chunki A uchun qo‘zg‘almas bo‘lgan x nuqta n A B = uchun ham qo‘zg‘almas nuqtadir, B esa yagona qo‘zg‘almas nuqtaga ega. ∆ 4.2. ] , [ b a C fazoni o‘zini-o‘ziga akslantiruvchi va 57 ∫ + = x a x dy y f y x K x Af ) ( ) ( ) , ( ) )( ( ϕ λ (4.9) formula bilan aniqlangan A akslantirishning biror darajasi qisuvchi ekanligini ko‘rsating. Yechish. ] , [ b a kesmada uzluksiz bo‘lgan 1 f va 2 f funksiyalarni olamiz. U holda ( ) ( ) ( ) . ) ( ) ( max ) ( ) ( ) ( ) , ( ) ( ) ( 2 1 2 1 2 1 x f x f a x M dy y f y f y x K x Af x Af b x a x a − ⋅ − ⋅ ≤ ≤ − ⋅ = − ≤ ≤ ∫ λ λ Bu yerda ( ) . , max , y x K M b y x a ≤ ≤ = Olingan tengsizlikdan kelib chiqadiki, ( ) ( ) . ) ( ) ( max 2 ) ( ) ( ) ( 2 1 2 2 2 2 2 1 2 x f x f a x M x f A x f A b x a − ⋅ − ⋅ ⋅ = − ≤ ≤ λ Umuman, ( ) ( ) ( ) . , ! ) ( ) ( ) ( max ! ) ( ) ( ) ( 2 1 2 1 2 1 f f n a x M x f x f n a x M x f A x f A n n n b x a n n n n n ρ λ λ ⋅ − ⋅ ⋅ = = − ⋅ − ⋅ ⋅ = − ≤ ≤ Ixtiyoriy λ uchun n nomerni shunday tanlash mumkinki, 1 < − ⋅ ⋅ ! n ) a b ( M n n n λ tengsizlik bajariladi. U holda n A B = akslantirish qisuvchi bo‘ladi. ∆ Shuning uchun, yuqoridagi tasdiqqa asosan (4.8) Volterra tenglamasi har qanday λ da yagona yechimga ega. Download 1.75 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling