Смекни!
smekni.com

Дифференциальные уравнения с разрывной правой частью (стр. 3 из 9)

=
.

Все точки

(
= 1, … ,
содержатся в
, но не обязательно, чтобы все они являлись вершинами.

Определение 3.

Вектор-функция

, определенная на интервале
называется решением уравнения (1), если она абсолютно непрерывна и если при почти всех
для любого
вектор
принадлежит наименьшему выпуклому замкнутому множеству (
-мерного пространства), содержащему все значения вектор-функции
, когда
пробегает почти всю
-окрестность точки
в пространстве X (при фиксированном
), т.е. всю окрестность, кроме множества мера нуль.

Такое определение дает однозначное продолжение решения по поверхности разрыва.

Рассмотрим случай, когда функция

разрывна на гладкой поверхности
, задаваемой уравнением
. Поверхность S делит свою окрестность в пространстве на области
и
. Пусть при
и приближении
к
из областей
и
функция имеет предельные значения

Тогда множество

, о котором говорится в доопределении А, есть отрезок, соединяющий концы векторов
и
, проведенных из точки
.

aЕсли этот отрезок при

лежит по одну сторону от плоскости
, касательной к поверхности
в точке, то решения при этих
переходят с одной стороны поверхности
на другую:

Рис. 1.

aЕсли этот отрезок пересекается с плоскостью

, то точка пересечения является концом вектора
, определяющего скорость движения

(3)

по поверхности

в пространстве
:

Рис. 2.

Причем касательный вектор к S

, следовательно
. Это значит, что функция
, удовлетворяющая уравнению (3) в силу доопределения А считается решением уравнения (1). Разумеется, непрерывная функция
, которая на данной части рассматриваемого интервала времени проходит в области
(или в
) и там удовлетворяет уравнению (1), а на оставшейся части проходит по поверхности
и удовлетворяет уравнению (3), также считается решением уравнения (1) в смысле доопределения А.

В уравнение (3)

,

, (
),

- проекции векторов
и
на нормаль к поверхности
в точке
(нормаль направлена в сторону области
).

Вместе с тем множество F(t, x) можно было определить иначе. В качестве) возьмем произвольное ограниченное выпуклое множество, содержащее отрезок J: