Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

1
1
1067 KB

В этой статье изучим спектральные свойства многоточечной краевой задач и для дифференциального оператора четвёртого порядка:

m1.wmf (1)

с граничными условиями вида:

m2.wmf (2)

Потенциал q(x) может быть гладким (m3.wmf, как это было в работе [1], а может быть интегрируемым на отрезке m4.wmf (m5.wmf, как это было в работе [2]. Основной вопрос нашего исследования: когда будет наблюдаться эффект «расщепления» кратных в главном собственных значений дифференциального оператора (1) – (2)? Этот эффект впервые был отмечен и изучен автором в работе [3]. Пусть m6.wmf, причем для корректности наших дальнейших вычислений зафиксируем ту ветвь арифметического корня, для которой m7.wmf. Пусть m8.wmf – различные корни четвёртой степени из единицы:

m9.wmf, при этом m10.wmf (3)

Основное приближение краевой задачи (1) – (2) получается при m11.wmf. В этом случае решение дифференциального уравнения (1) имеет следующий вид:

m12.wmf (4)

Подставляя формулы (4) в первые два из условий (2), получим формулу:

m13.wmf (5)

Подставляя формулу (5) в граничные условия (3) получаем следующее утверждение.

Теорема 1. Уравнение на собственные значения краевой задачи (1) – (2) имеет вид:

m14.wmf (6)

Произведя замену m15.wmf, уравнение (6) можно привести к виду:

m16.wmf (7)

Индикаторная диаграмма (см. [4, глава 12]) уравнение (7) представляет собой квадрат m17.wmf с вершинами m18.wmf, при этом на сторонах квадрата лежат точки m19.wmf.

Все эти точки влияют на асимптотику корней уравнения (7) (т.е. влияют на асимптотику собственных значений краевой задачи (1) – (2)).

Самый интересный эффект наблюдается в случае, если m20.wmf (т.е. α – любое действительное число, m22.wmf). В этом случае после замены m23.wmf уравнение на собственные значения перепишется (для сектора m24.wmf) в виде:

m25.wmf (8)

т.е. оно имеет корни m26.wmf (кратность корня равна 3) и m27.wmf (кратность 1).

Теорема 2. В случае m28.wmf асимптотика собственных значений краевой задачи (1) – (2) имеет вид:

m29.wmf (9)

m30.wmf коэффициенты m31.wmf выписываются в явном виде в зависимости от потенциала q(x).