Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук

Расширенный поиск

Решение смешанной задачи для волнового уравнения с динамическим граничным условием и разрывными начальными данными в первом квадранте плоскости

https://doi.org/10.29235/1561-2430-2026-62-3-193-210

Аннотация

Рассматривается смешанная задача для одномерного волнового уравнения в первом квадранте плоскости с разрывными начальными и граничными условиями, возникающими в теории продольного удара по упругому полубесконечному стержню с упругим закреплением на левом конце. Предлагается новый подход к решению задачи, строящий решение как предел классических решений. Предложенный метод не использует никаких дополнительных условий, которые требовались в предыдущих методах, обеспечивая более прямое и строгое построение. Решение отыскивается в явной аналитической форме как кусочно-непрерывная функция. Для рассматриваемой задачи доказывается единственность решения и устанавливаются необходимые и достаточные условия согласования, при которых решение существует.

Об авторах

В. И. Корзюк
Институт математики Национальной академии наук Беларуси; Белорусский государственный университет
Беларусь

Корзюк Виктор Иванович – академик Национальной академии наук Беларуси, доктор физико-математических наук, профессор

ул. Сурганова, 11, 220072, Минск

пр. Независимости, 4, 220030, Минск



Я. Рудько
Институт математики Национальной академии наук Беларуси; Белорусский государственный университет
Беларусь

Рудько Ян Вячеславович – магистр (математика и компьютерные науки), младший научный сотрудник

ул. Сурганова, 11, 220072, Минск

пр. Независимости, 4, 220030, Минск



Список литературы

1. Kil’chevskii N. A. Theory of Collisions between Solid Bodies. Kiev, Naukova Dumka, 1969. 246 p. (in Russian).

2. Manzhosov V. K. Longitudinal Impact Models. Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University, 2006. 160 p. (in Russian).

3. Gaiduk S. I. Some problems related to the theory of longitudinal impact on a rod. Differential Equations, 1977, vol. 13, no. 7, pp. 1233–1243 (in Russian).

4. Moiseev E. I., Kholomeyeva A. A., Frolov A. A. Boundary displacement control for the oscillation process with boundary conditions of damping type for a time less than critical. Journal of Mathematical Sciences, 2021, vol. 257, no. 1, pp. 74–84. https://doi.org/10.1007/s10958-021-05471-7

5. Korzyuk V. I., Kozlovskaya I. S., Naumavets S. N. Classical solution of a problem with integral conditions of the second kind for the one-dimensional wave equation. Differential Equations, 2019, vol. 55, no. 3, pp. 353–362. https://doi.org/10.1134/s0012266119030091

6. Stolyarchuk I. I. Classical solution of the mixed problem for the string oscillation equation with linear differential polynomials in boundary conditions. Vestsі Natsyyanalʼnai akademіі navuk Belarusі. Seryya fіzіka-matematychnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics series, 2025, vol. 61, no. 4, pp. 288–298 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-2430-2025-61-4-288-298

7. Cheb E. S., Siminskaya E. S. Classical solution of the mixed problem for linear nonstrictly hyperbolic fourth- order with multiple characteristics. Prikladnaya matematika & fizika = Applied Mathematics & Physics, 2020, vol. 52, no. 1, pp. 11–17 (in Russian).

8. Yatsuk T. A., Basik A. I. On the solvability of a mixed problem for a second order hyperbolic equation in the plane (the case λ1 < λ1 < 0). Formirovanie gotovnosti budushchego uchitelya matematiki k rabote s odarennymi uchashchimisya: sbornik materialov mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Brest, 14–15 aprelya 2021 goda [Developing Readiness in Future Mathematics Teacher to Work with Gifted Students: Collection of Materials of the International Scientific and Practical Conference (Brest, April 14–15, 2021)]. Brest, 2021, pp. 212–216 (in Russian).

9. Yatsuk T. A., Basik A. I. On the solvability of a mixed problem for a second order hyperbolic equation in the plane (the case λ1 > λ1 > 0). Formirovanie gotovnosti budushchego uchitelya matematiki k rabote s odarennymi uchashchimisya: sbornik materialov mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Brest, 14–15 aprelya 2021 goda [Developing Readiness in Future Mathematics Teacher to Work with Gifted Students: Collection of Materials of the International Scientific and Practical Conference (Brest, April 14–15, 2021)]. Brest, 2021, pp. 216–220 (in Russian).

10. Anikonov D. S., Konovalova D. S. Generalized d’Alembert formula for the wave equation with discontinuous coefficients. Differential Equations, 2019, vol. 55, no. 2, pp. 270–273. https://doi.org/10.1134/s0012266119020113

11. Korzyuk V. I., Puzyrnyi S. I. Classical solution of mixed problems for the one-dimensional wave equation with the nonsmooth Cauchy conditions. Vestsі Natsyyanalʼnai akademіі navuk Belarusі. Seryya fіzіka-matematychnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics series, 2016, no. 2, pp. 22–31 (in Russian).

12. Korzyuk V. I., Rudzko J. V. Classical and mild solutions of the Cauchy problem for a mildly quasilinear wave equation with discontinuous and distributional initial conditions. Journal of Mathematical Sciences, 2024, vol. 286, no. 4, pp. 535– 559. https://doi.org/10.1007/s10958-024-07526-x

13. Li C. G., Li M., Piskarev S., Meerschaert M. M. The fractional d’Alembert’s formulas. Journal of Functional Analysis, 2019, vol. 277, no. 12, art. ID 108279. https://doi.org/10.1016/j.jfa.2019.108279

14. Ghosh U., Ali M. R., Raut S., Sarkar S., Das S. D’Alembert’s solution of fractional wave equations using complex fractional transformation. Arxiv [Preprint], 2017. Available at: https://arxiv.org/abs/1712.07334. https://doi.org/10.48550/arXiv.1712.07334

15. Koshlyakov N. S., Smirnov M. M., Gliner E. B. Differential Equations of Mathematical Physics. Amsterdam, NorthHolland Publishing Company, 1964. Pp. xvi, 701. 120 s.

16. Korzyuk V. I., Rudzko J. V., Kolyachko V. V. Solutions of problems with discontinuous conditions for the wave equation. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika. Informatika = Journal of the Belarusian State University. Mathematics and Informatics, 2023, vol. 3, pp. 6–18 (in Russian).

17. Korzyuk V. I. Equations of Mathematical Physics. Moscow, URSS Publ., 2021. 480 p. (in Russian).

18. Korzyuk V. I., Kozlovskaya I. S., Sokolovich V. Yu. Solution of the wave equation in a quarter plane. Trudy Instituta matematiki = Proceedings of the Institute of Mathematics, 2020, vol. 28, no. 1–2, pp. 40–56 (in Russian).

19. Polyanin A. D., Nazaikinskii V. E. Handbook of Linear Partial Differential Equations for Engineers and Scientists. 2nd ed. New York, Chapman and Hall/CRC, 2015. 1643 p. https://doi.org/10.1201/b19056

20. Korzyuk V. I., Kozlovskaya I. S., Sokolovich V. Yu. Classical solution of the mixed problem in the quarter of the plane for the wave equation. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2018, vol. 62, no. 6, pp. 647–651 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8323-2018-62-6-647-651

21. Rabotnov Yu. N. Mechanics of Deformable Solid. Moscow, Nauka Publ., 1979. 744 p. (in Russian).

22. Evans L. C. Partial Differential Equations. Providence, American Mathematical Soc., 2010. 749 p.


Рецензия

Просмотров: 0

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-2430 (Print)
ISSN 2524-2415 (Online)