一類給定在半無窮區間上的帶差核的奇異積分方程,其一般形式為
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方程(1)的研究開始於20世紀20年代初,它早期的著名例子是輻射傳輸理論中的米爾恩方程,後來因1931年N.維納和E.霍普夫給出其求解方法而得名。20世紀40年代以後,這一方程的理論在解析函數邊值問題、調和分析和算子理論的基礎上得到瞭系統的發展,其應用也從輻射問題擴展到許多其他領域,例如中子遷移、電磁波衍射、控制論、多體問題以及人口理論等。
維納-霍普夫方法 又稱因子分解法,是N.維納和E.霍普夫為求解方程(1)而提出的,已成為研究各種數學物理問題的一種常用方法。其基本思想是通過積分變換將原方程化為一個泛函方程,然後再用函數因子分解的方法來求解。下面以方程(1)的求解為例來加以說明。在x<0處,令φ(x)=f(x)=0,首先將方程(1)開拓到整個實軸,即
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當僅假定k(λ)∈L1(-∞,+∞)和μ-K(σ)≠0(-∞≤σ≤+∞)時,μ-K(σ)也有類似分解,這時需要用到調和分析理論中的維納-萊維定理。由此應用巴拿赫空間中的算子理論,還可在一般函數空間,例如
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主要結果 用E記上述函數空間。方程(1)的一個重要特點是其中積分僅是相應函數空間中的有界算子,而不是全連續算子,因此它和弗雷德霍姆積分方程在性質上有著本質的不同。這主要表現在:①齊次方程(1)和它的共軛方程線性無關解的個數一般不相等,它們的差等於
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函數μ-K(σ)稱為方程(1)的符號。當符號無零點時,方程(1)稱為正常的,否則稱為例外的。對於正常方程,已經有瞭較系統的結果,其中主要有:① 設k(x)∈L1(-∞,+∞),則方程(1)在E中滿足諾特定理(見奇異積分方程)的充分必要條件為μ-K(λ)≠0(-∞≤σ≤+∞),故正常方程有時也稱為諾特型方程;②當v(μ)>0時,齊次方程(1)在E中有v(μ)個線性無關解,v(μ)≤0時無非零解;③當v(μ)>0時,非齊次方程(1)在E中有v(μ)個線性無關解,v(μ)=0時,有惟一解,v(μ)<0時,無解或有惟一解,有解的充分必要條件是其右端滿足條件
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以上結果在作相應修改後,對於對偶積分方程、方程(1)的離散形式特普利茨方程以及有關方程組也都同樣成立。
參考書目
S.Prössdorf,Some Classes of Singular Equations,North-Holland,Amsterdam,1978.
B.Noble,Method based on the Wiener-Hopf Technique for the Solution of partial Differential Equations,Pergamon Press,London,1958.