<?xml version="1.0"?>
<feed xmlns="http://www.w3.org/2005/Atom" xml:lang="ru">
	<id>https://camokathomelab.servebeer.com/mediawiki/index.php?action=history&amp;feed=atom&amp;title=%D0%9A%D1%80%D0%B0%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B0</id>
	<title>Краевая задача - История изменений</title>
	<link rel="self" type="application/atom+xml" href="https://camokathomelab.servebeer.com/mediawiki/index.php?action=history&amp;feed=atom&amp;title=%D0%9A%D1%80%D0%B0%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B0"/>
	<link rel="alternate" type="text/html" href="https://camokathomelab.servebeer.com/mediawiki/index.php?title=%D0%9A%D1%80%D0%B0%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B0&amp;action=history"/>
	<updated>2026-07-17T04:21:47Z</updated>
	<subtitle>История изменений этой страницы в вики</subtitle>
	<generator>MediaWiki 1.45.3</generator>
	<entry>
		<id>https://camokathomelab.servebeer.com/mediawiki/index.php?title=%D0%9A%D1%80%D0%B0%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B0&amp;diff=54273&amp;oldid=prev</id>
		<title>imported&gt;TemirovBot: /* Обозначения */Орфография</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://camokathomelab.servebeer.com/mediawiki/index.php?title=%D0%9A%D1%80%D0%B0%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B0&amp;diff=54273&amp;oldid=prev"/>
		<updated>2023-10-12T08:48:37Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;&lt;span class=&quot;autocomment&quot;&gt;Обозначения: &lt;/span&gt;Орфография&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;b&gt;Новая страница&lt;/b&gt;&lt;/p&gt;&lt;div&gt;&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Краевая задача&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; (граничная задача) — задача о нахождении решения заданного [[дифференциальное уравнение|дифференциального уравнения]] (системы дифференциальных уравнений), удовлетворяющего [[граничные условия|краевым (граничным) условиям]] в концах интервала или на границе области. Краевые задачи для [[гиперболическое уравнение|гиперболических]] и [[параболическое уравнение|параболических уравнений]] часто называют &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;начально-краевыми&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; или &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;смешанными&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;, потому что в них задаются не только граничные, но и [[начальные условия]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Обыкновенные дифференциальные уравнения ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Линейные уравнения n-го порядка ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Краевая задача для линейного уравнения n-го порядка имеет вид&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;L(y) = f(x), \quad U_{\mu}(y) = \gamma_{\mu}, \quad \mu = 1, 2, \dots, m,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
где&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;L(y) = \sum_{\nu = 0}^{n} f_{\nu}(x) y^{(\nu)},&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
функции &amp;lt;math&amp;gt;f(x)&amp;lt;/math&amp;gt; и &amp;lt;math&amp;gt;f_{\nu}(x)&amp;lt;/math&amp;gt; непрерывны на отрезке &amp;lt;math&amp;gt;a \le x \le b&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;f_n(x) \ne 0&amp;lt;/math&amp;gt;, краевые условия заданы линейными формами&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; U_{\mu}(y) = \sum_{k = 0}^{n - 1} \left[ \alpha_{\mu}^{(k)} y^{(k)}(a) + \beta_{\mu}^{(k)} y^{(k)}(b) \right], \quad \mu = 1, 2,  \dots, m,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;\gamma_{\mu}&amp;lt;/math&amp;gt; — заданные числа. Матрица, составленная из коэффициентов &amp;lt;math&amp;gt;\alpha_{\mu}, \beta_{\mu}&amp;lt;/math&amp;gt; имеет [[ранг матрицы|ранг]] &amp;lt;math&amp;gt;m&amp;lt;/math&amp;gt;, при этом краевые условия [[линейная независимость|линейно независимы]]. Если &amp;lt;math&amp;gt;\gamma_{\mu} = 0&amp;lt;/math&amp;gt; и &amp;lt;math&amp;gt;f(x) \equiv 0&amp;lt;/math&amp;gt;, краевая задача называется &amp;#039;&amp;#039;однородной&amp;#039;&amp;#039;, если только &amp;lt;math&amp;gt;\gamma_{\mu} = 0&amp;lt;/math&amp;gt; — &amp;#039;&amp;#039;полуоднородной&amp;#039;&amp;#039;.{{sfn|Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям|1971|с=187}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Задача на собственные значения ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[собственные значения|&amp;#039;&amp;#039;Собственными значениями&amp;#039;&amp;#039;]] называются те значения параметра &amp;lt;math&amp;gt;\lambda&amp;lt;/math&amp;gt;, при которых однородная краевая задача&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; L(y) + \lambda g(x) y = 0, \quad U_{\mu}(y) = 0, \quad \mu = 1, 2, \dots, m,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
имеет нетривиальное (т.е. не равное тождественно нулю) решение. Совокупность собственных значений  &lt;br /&gt;
называют &amp;#039;&amp;#039;спектром&amp;#039;&amp;#039;, а соответствующие нетривиальные решения — &amp;#039;&amp;#039;собственными функциями&amp;#039;&amp;#039; этой задачи.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Если &amp;lt;math&amp;gt; \varphi_1(x, \lambda), \varphi_2(x, \lambda), \dots, \varphi_n(x, \lambda) &amp;lt;/math&amp;gt; — [[фундаментальная система решений]] рассматриваемого дифференциального уравнения, такая что&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; \varphi_p^{(q)}(a, \lambda) = \left\{ \begin{array}{l} 1, \quad q = p - 1, \\ 0, \quad q \ne p - 1.\end{array} \right. \quad p = 1, 2, \dots, n, \quad q = 0, \dots, n - 1,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
то собственные значения являются нулями &amp;#039;&amp;#039;характеристического детерминанта ([[определитель|определителя]])&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; \Delta(\lambda) = \det [U_{\mu}(\varphi_{\nu})] &amp;lt;/math&amp;gt;. Если &amp;lt;math&amp;gt;\Delta(\lambda) \not \equiv 0&amp;lt;/math&amp;gt;, то множество собственных значений не более чем [[счетное множество|счётно]] как множество нулей [[целая функция|целой функции]].{{sfn|Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям|1971|с=193}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Для краевой задачи на собственные значения решаются следующие две стандартные проблемы:&lt;br /&gt;
* &amp;#039;&amp;#039;Задача о нахождении собственных значений&amp;#039;&amp;#039;. При каких предположениях относительно краевой задачи у неё существуют собственные значения? В каком случае их число бесконечно? Когда они действительны? Что можно сказать об их величине? &lt;br /&gt;
* &amp;#039;&amp;#039;Задача о разложении по собственным функциям&amp;#039;&amp;#039;. Если &amp;lt;math&amp;gt;u_{\nu}(x)&amp;lt;/math&amp;gt; — собственные функции краевой задачи, то при каких условиях заданная функция &amp;lt;math&amp;gt;F(x)&amp;lt;/math&amp;gt; может быть разложена в сходящийся [[функциональный ряд|ряд]] &lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;F(x) = \sum c_{\nu} u_{\nu}(x)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
по функциям &amp;lt;math&amp;gt;u_{\nu}(x)&amp;lt;/math&amp;gt;?{{sfn|Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям|1971|loc=Часть вторая, глава I, §2}}{{sfn|Наймарк М. А. Линейные дифференциальные операторы|1969|loc=Часть первая, главы I, II}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Частным случаем краевой задачи на собственные значения является [[задача Штурма-Лиувилля]]:&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\frac{d}{dx}\left[p(x)\frac{dy}{dx}\right]-q(x)y + \lambda \rho(x) y = 0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
: &amp;lt;math&amp;gt;\begin{array}{l}&lt;br /&gt;
\alpha _1 y&amp;#039;(a) + \beta _1 y(a) = 0,\qquad \alpha^2_1+\beta^2_1 \ne 0; \\ &lt;br /&gt;
\alpha _2 y&amp;#039;(b) + \beta _2 y(b) = 0,\qquad \alpha^2_2+\beta^2_2 \ne 0; \\ &lt;br /&gt;
\end{array}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Функция Грина ===&lt;br /&gt;
{{main|Функция Грина}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{рамка}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Теорема 1.&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Если однородная краевая задача &amp;lt;math&amp;gt; L(y) = 0, \, U_{\mu}(y) = 0, \, \mu = 1, 2, \dots, n&amp;lt;/math&amp;gt; имеет только тривиальное (нулевое) решение, то для любой функции &amp;lt;math&amp;gt;f(x)&amp;lt;/math&amp;gt;, непрерывной на отрезке &amp;lt;math&amp;gt;[a, b]&amp;lt;/math&amp;gt;, существует решение полуоднородной краевой задачи &amp;lt;math&amp;gt; L(y) = f, \, U_{\mu}(y) = 0, \, \mu = 1, 2, \dots, n&amp;lt;/math&amp;gt;, задаваемое формулой&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; y(x) = \int_a^b G(x, \xi) f(\xi) d \xi, &amp;lt;/math&amp;gt; &lt;br /&gt;
где &amp;lt;math&amp;gt;G(x, \xi)&amp;lt;/math&amp;gt; — &amp;#039;&amp;#039;функция Грина&amp;#039;&amp;#039; однородной краевой задачи.{{sfn|Наймарк М. А. Линейные дифференциальные операторы|1969|с=40}} &lt;br /&gt;
{{конец рамки}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
С точки зрения [[теория операторов|теории операторов]], краевая задача задает линейный [[дифференциальный оператор]] с областью определения, состоящей из &amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt; раз [[гладкая функция|непрерывно дифференцируемых]] на отрезке &amp;lt;math&amp;gt;[a, b]&amp;lt;/math&amp;gt; функций &amp;lt;math&amp;gt;y&amp;lt;/math&amp;gt;, удовлетворяющих краевым условиям &amp;lt;math&amp;gt;U_{\mu}(y) = 0&amp;lt;/math&amp;gt;, и действующий по правилу &amp;lt;math&amp;gt;L(y)&amp;lt;/math&amp;gt;. При условиях теоремы 1 этот оператор имеет обратный, который является интегральным оператором с [[ядро интегрального уравнения|ядром]] &amp;lt;math&amp;gt;G(x, \xi)&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Функция Грина &amp;lt;math&amp;gt;G(x, \xi)&amp;lt;/math&amp;gt; однородной краевой задачи определяется как функция, удовлетворяющая следующим условиям:&lt;br /&gt;
# &amp;lt;math&amp;gt;G(x, \xi)&amp;lt;/math&amp;gt; [[непрерывная функция|непрерывна]] и имеет непрерывные [[производная функции|производные]] по &amp;lt;math&amp;gt;x&amp;lt;/math&amp;gt; до &amp;lt;math&amp;gt;(n-2)&amp;lt;/math&amp;gt;-го порядка включительно для всех значений &amp;lt;math&amp;gt;x&amp;lt;/math&amp;gt; и &amp;lt;math&amp;gt;\xi&amp;lt;/math&amp;gt; из интервала &amp;lt;math&amp;gt;[a, b]&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
# При любом фиксированном &amp;lt;math&amp;gt;\xi&amp;lt;/math&amp;gt; из отрезка &amp;lt;math&amp;gt;[a, b]&amp;lt;/math&amp;gt; функция &amp;lt;math&amp;gt;G(x, \xi)&amp;lt;/math&amp;gt; имеет непрерывные производные &amp;lt;math&amp;gt;(n-1)&amp;lt;/math&amp;gt;-го и &amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-го порядка по &amp;lt;math&amp;gt;x&amp;lt;/math&amp;gt; в каждом из интервалов &amp;lt;math&amp;gt;[a, \xi)&amp;lt;/math&amp;gt; и &amp;lt;math&amp;gt;(\xi, b]&amp;lt;/math&amp;gt;, причем производная &amp;lt;math&amp;gt;(n-1)&amp;lt;/math&amp;gt;-го порядка имеет при &amp;lt;math&amp;gt;x = \xi&amp;lt;/math&amp;gt; скачок &amp;lt;math&amp;gt;\frac{1}{f_n(x)}&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
# В каждом из интервалов &amp;lt;math&amp;gt;[a, \xi)&amp;lt;/math&amp;gt; и &amp;lt;math&amp;gt;(\xi, b]&amp;lt;/math&amp;gt; функция &amp;lt;math&amp;gt;G(x, \xi)&amp;lt;/math&amp;gt;, рассматриваемая как функция от &amp;lt;math&amp;gt;x&amp;lt;/math&amp;gt;, удовлетворяет уравнению &amp;lt;math&amp;gt;L(G) = 0&amp;lt;/math&amp;gt; и краевым условиям &amp;lt;math&amp;gt;U_{\mu}(G) = 0, \, \mu = 1, 2, \dots, n&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{рамка}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Теорема 2.&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Если однородная краевая задача имеет только тривиальное (нулевое) решение, то у неё существует единственная функция Грина.{{sfn|Наймарк М. А. Линейные дифференциальные операторы|1969|с=38-39}} &lt;br /&gt;
{{конец рамки}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
С помощью функции Грина можно решить и неоднородную краевую задачу&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; L(y) = f(x), \quad U_{\mu}(y) = \gamma_{\mu}, \quad \mu = 1, 2, \dots, n.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Решение имеет вид&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; y = \int_a^b G(x, \xi) f(\xi) d\xi + \sum_{k = 1}^n \gamma_k \psi_k(x), &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
где &amp;lt;math&amp;gt;\psi_k(x)&amp;lt;/math&amp;gt; — решения краевых задач&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; L(y) = 0, \quad U_k(y) = 1, \quad U_{\mu}(y) = 0, \quad \mu \ne k, \quad \mu = 1, 2, \dots, n.&amp;lt;/math&amp;gt;{{sfn|Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям|1971|с=190}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Краевая задача с параметром &lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; L(y) = \lambda y + f(x), \quad U_{\mu}(y) = 0, \quad \mu = 1, 2, \dots, n, &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
эквивалентна [[интегральное уравнение Фредгольма|интегральному уравнению Фредгольма]] второго рода:&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; y(x) = \lambda \int_a^b G(x, \xi) y(\xi) d\xi + g(x),&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
где&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; g(x) = \int_a^b G(x, \xi) f(\xi) d \xi. &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Собственные значения и собственные функции соответствующей однородной краевой задачи совпадают с характеристическими числами и собственными функциями ядра &amp;lt;math&amp;gt;G(x, \xi)&amp;lt;/math&amp;gt;.{{sfn|Наймарк М. А. Линейные дифференциальные операторы|1969|с=44}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Системы линейных дифференциальных уравнений ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Краевая задача состоит в отыскании системы функций &amp;lt;math&amp;gt;u_1(x), u_2(x), \dots, u_n(x)&amp;lt;/math&amp;gt;, удовлетворяющей системе линейных [[дифференциальное уравнение|дифференциальных уравнений]]&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; u&amp;#039;_{\mu} = \sum_{\nu = 1}^m f_{\mu, \nu}(x) u_{\nu} + f_{\mu}(x), \quad \mu = 1, 2, \dots, m,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
и [[граничные условия|краевым условиям]]&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; U_{\mu}(u) = \gamma_{\mu}, \quad \mu = 1, 2, \dots, n, &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
где &amp;lt;math&amp;gt; f_{\mu}, f_{\mu, \nu} &amp;lt;/math&amp;gt; — функции, [[непрерывная функция|непрерывные]] на отрезке &amp;lt;math&amp;gt; a \le x \le b&amp;lt;/math&amp;gt;,&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; U_{\mu}(u) = \sum_{k = 1}^n \left[ \alpha_{\mu, k} u_k(a) + \beta_{\mu, k} u_k(b)\right], &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
матрица&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; (\alpha, \beta) = &lt;br /&gt;
\left( \begin{array}{llllll} &lt;br /&gt;
\alpha_{1,1} &amp;amp; \dots &amp;amp; \alpha_{1,n} &amp;amp; \beta_{1, 1} &amp;amp; \dots &amp;amp; \beta_{1, n} \\&lt;br /&gt;
\dots &amp;amp; \dots &amp;amp; \dots &amp;amp; \dots &amp;amp; \dots &amp;amp; \dots \\&lt;br /&gt;
\alpha_{n,1} &amp;amp; \dots &amp;amp; \alpha_{n,n} &amp;amp; \beta_{n, 1} &amp;amp; \dots &amp;amp; \beta_{n, n} \\&lt;br /&gt;
\end{array}\right)&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
имеет [[ранг матрицы|ранг]] &amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;\gamma_{\mu}&amp;lt;/math&amp;gt; — заданные числа.{{sfn|Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям|1971|с=249}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Численные методы решения ===&lt;br /&gt;
Большинство [[вычислительные методы|численных методов]] решения краевых задач разработано для уравнений второго порядка.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [[Метод стрельбы]] &amp;#039;&amp;#039;(пристрелки)&amp;#039;&amp;#039;. Решается [[задача Коши]], у которой одно из начальных условий совпадает с краевым условием, а второе зависит от параметра. Значение параметра подбирается так, чтобы решение удовлетворяло второму краевому условия. Для подбора параметра можно использовать, например, [[метод бисекции]] или [[метод Ньютона]].{{sfn|Калиткин Н. Н. Численные методы|1978|с=262}}&lt;br /&gt;
* [[Метод параллельной стрельбы]]. Является обобщением метода стрельбы.&lt;br /&gt;
* [[Метод конечных разностей]]. Строится [[конечно-разностная схема|конечно-разностная аппроксимация]] уравнения и краевых условий и решается [[система линейных алгебраических уравнений]].{{sfn|Калиткин Н. Н. Численные методы|1978|с=268}}{{sfn|Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений|1959|с=372}}  &lt;br /&gt;
* [[Вариационный метод|Вариационные методы]] ([[метод Ритца]], [[метод Галёркина]]).{{sfn|Калиткин Н. Н. Численные методы|1978|с=276}}{{sfn|Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений|1959|с=391}}{{sfn|Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям|1971|с=222}}&lt;br /&gt;
* &amp;#039;&amp;#039;Метод интегральных уравнений&amp;#039;&amp;#039;. Краевая задача при помощи [[функция Грина|функции Грина]] заменяется [[интегральное уравнение|интегральным уравнением]], которое решается с помощью [[численное интегрирование|квадратурных формул]]. {{sfn|На Ц. Вычислительные методы решения прикладных граничных задач|1982|loc=глава 12}}&lt;br /&gt;
* [[Метод суперпозиции]]. Решение краевой задачи находится как [[линейная комбинация]] решений нескольких [[задача Коши|задач Коши]].{{sfn|На Ц. Вычислительные методы решения прикладных граничных задач|1982|loc=глава 2}}&lt;br /&gt;
* &amp;#039;&amp;#039;Метод прогонки&amp;#039;&amp;#039; (не путать с [[метод прогонки|методом прогонки]] для решения [[трехдиагональная матрица|трёхдиагональных]] [[система линейных алгебраических уравнений|систем линейных алгебраических уравнений]]). Решение краевой задачи &lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; y&amp;#039;&amp;#039; = p(x) y + q(x), \quad y&amp;#039;(a) = \alpha_0 y(a) + \alpha_1, \quad y&amp;#039;(b) = \beta_0 y(b) + \beta_1 &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
удовлетворяет дифференциальному уравнению&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;y&amp;#039;(x) = \alpha_0(x) y(x) + \alpha_1(x) \quad (*)&amp;lt;/math&amp;gt;,&lt;br /&gt;
где функции &amp;lt;math&amp;gt;\alpha_0(x), \alpha_1(x)&amp;lt;/math&amp;gt; находятся как решения [[задача Коши|задачи Коши]]&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\alpha&amp;#039;_0(x) + \alpha_0^2(x) = p(x), \quad \alpha_0(a) = \alpha_0,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; \alpha&amp;#039;_1(x) + \alpha_0(x) \alpha_1(x) = q(x), \quad \alpha_1(a) = \alpha_1.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Затем &amp;lt;math&amp;gt;y(x)&amp;lt;/math&amp;gt; находится как решение уравнения (*) удовлетворяющее начальному условию &amp;lt;math&amp;gt;y&amp;#039;(b) = \alpha_0(b) y(b) + \alpha_1(b)&amp;lt;/math&amp;gt;.{{sfn|Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений|1959|loc=глава 9, §9}}{{sfn|На Ц. Вычислительные методы решения прикладных граничных задач|1982|loc=глава 3}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Применение ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Задачи о продольных и крутильных колебаниях упругого стержня приводят к краевым задачам для уравнения второго порядка, задача о поперечных колебаниях стержня — к уравнению четвертого порядка.{{sfn|Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям|1971|с=187}} Решение [[уравнения в частных производных|уравнений в частных производных]] по [[метод разделения переменных|методу Фурье]] приводит к задаче нахождения собственных значений и собственных функций краевой задачи, а также разложения произвольной функции в [[функциональный ряд|ряд]] по собственным функциям.{{sfn|Наймарк М. А. Линейные дифференциальные операторы|1969|с=88}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Уравнения в частных производных ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Обозначения ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Пусть &amp;lt;math&amp;gt;G&amp;lt;/math&amp;gt; — ограниченная область в [[евклидово пространство|&amp;lt;math&amp;gt;\mathbb{R}^n&amp;lt;/math&amp;gt;]] с кусочно-гладкой границей &amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt; — вектор [[нормаль|нормали]] к границе &amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;, направленный вовне области &amp;lt;math&amp;gt;G&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;\frac{\partial u}{\partial n}&amp;lt;/math&amp;gt; — [[производная по направлению]] нормали,&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;Q_{\infty} = G \times (0, \infty)&amp;lt;/math&amp;gt;. Функции &amp;lt;math&amp;gt;p, q, \alpha, \beta, \rho&amp;lt;/math&amp;gt; удовлетворяют условиям:&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; p \in C^1(\bar G), \quad q \in C(\bar G), \quad p(x) &amp;gt; 0, \quad q(x) \ge 0, \quad x \in G,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; \alpha \in C(S), \quad \beta \in C(S), \quad \alpha(x) \ge 0, \quad \beta(x) \ge 0, \quad \alpha(x) + \beta(x) &amp;gt; 0, \quad x \in S,&amp;lt;/math&amp;gt; &lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; \rho \in C(\bar G), \quad \rho(x) &amp;gt; 0, \quad x \in \bar G.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Здесь &amp;lt;math&amp;gt;\bar G = G \cup S&amp;lt;/math&amp;gt; — замыкание области &amp;lt;math&amp;gt;G&amp;lt;/math&amp;gt;,  &amp;lt;math&amp;gt;C(\bar G)&amp;lt;/math&amp;gt; — множество функций, [[непрерывная функция|непрерывных]] в &amp;lt;math&amp;gt;\bar G&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;C^k(\bar G)&amp;lt;/math&amp;gt; — множество функций, &amp;lt;math&amp;gt;k&amp;lt;/math&amp;gt; раз [[гладкая функция|непрерывно дифференцируемых]] в &amp;lt;math&amp;gt;\bar G&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
 &lt;br /&gt;
=== Уравнения гиперболического типа ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Смешанная (краевая) задача для [[гиперболическое уравнение|уравнения гиперболического типа]] — это задача нахождения функции &amp;lt;math&amp;gt;u(x, t) \in C^2(Q_{\infty}) \cap C^1(\bar Q_{\infty})&amp;lt;/math&amp;gt;, удовлетворяющей уравнению&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; \rho \frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = \mbox{div} \, (p \, \mbox{grad} \, u) - q u + F(x, t), \quad (x, t) \in Q_{\infty},&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
начальным условиям&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; u_{|t = 0} = u_0(x), \quad \frac{\partial u}{\partial t}_{|t = 0} = u_1(x), \quad x \in \bar G,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
и граничному условию&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\alpha u + \beta \frac{\partial u}{\partial n} |_{S} = 0. &amp;lt;/math&amp;gt; &lt;br /&gt;
Для существования решения необходимо, чтобы выполнялись условия гладкости&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; F \in C(Q_\infty), \quad u_0 \in C^1(\bar G), \quad u_1 \in C(\bar G) &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
и условие согласованности&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; \alpha u_0 + \beta \frac{\partial u_0}{\partial n} = 0&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
Решение смешанной задачи единственно и непрерывно зависит от &amp;lt;math&amp;gt;u_0, u_1, F&amp;lt;/math&amp;gt;.{{sfn|Владимиров В. С., Жаринов В. В. Уравнения математической физики|2004|loc = §6.2}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Уравнения параболического типа ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Смешанная (краевая) задача для [[параболическое уравнение|уравнения параболического типа]] состоит в нахождении функции &amp;lt;math&amp;gt;u(x, t) \in C^2(Q_{\infty}) \cap C^1(\bar Q_{\infty}), \, \mbox{grad}_x\, u \in C(\bar Q_{\infty})&amp;lt;/math&amp;gt;, удовлетворяющей уравнению&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; \rho \frac{\partial u}{\partial t} = \mbox{div} \, (p \, \mbox{grad} \, u) - q u + F(x, t), \quad (x, t) \in Q_{\infty},&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
начальному условию&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; u_{t = 0} = u_0(x), \quad x \in \bar G, &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
и граничному условию&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; \alpha u_0 + \beta \frac{\partial u}{\partial n} = v(x, t), \quad (x, t) \in S \times [0, \infty). &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Для существования решения необходимы следующие условия гладкости&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; F \in C(Q_{\infty}, \quad u_0 \in C(\bar G), \quad v \in C(S \times [0, \infty)),&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
и условие согласованности&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; \alpha u_0 + \beta \frac{\partial u_0}{\partial n}|_S = v(x, 0).&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Решение смешанной задачи единственно и непрерывно зависит от &amp;lt;math&amp;gt;F, u_0, v&amp;lt;/math&amp;gt;.{{sfn|Владимиров В. С., Жаринов В. В. Уравнения математической физики|2004|loc = §6.3}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Уравнения эллиптического типа ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Изучаются следующие краевые задачи для трехмерного [[уравнение Лапласа|уравнения Лапласа]]&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\Delta u = 0&amp;lt;/math&amp;gt;. &lt;br /&gt;
Пусть область &amp;lt;math&amp;gt;G \in \mathbb{R}^3&amp;lt;/math&amp;gt; такова, что &amp;lt;math&amp;gt; G_1 = \mathbb{R}^3 \backslash G&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &amp;#039;&amp;#039;Внутренняя [[задача Дирихле]]:&amp;#039;&amp;#039; найти [[гармоническая функция|гармоническую]] в области &amp;lt;math&amp;gt;G&amp;lt;/math&amp;gt; функцию &amp;lt;math&amp;gt;u \in C(\bar G)&amp;lt;/math&amp;gt;, принимающую на границе &amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt; заданные ([[непрерывная функция|непрерывные]]) значения &amp;lt;math&amp;gt;u_0^-&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
* &amp;#039;&amp;#039;Внешняя [[задача Дирихле]]:&amp;#039;&amp;#039; найти [[гармоническая функция|гармоническую]] в области &amp;lt;math&amp;gt;G_1&amp;lt;/math&amp;gt; функцию &amp;lt;math&amp;gt;u \in C(\bar G_1)&amp;lt;/math&amp;gt;, принимающую на &amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt; заданные (непрерывные) значения &amp;lt;math&amp;gt;u_0^+&amp;lt;/math&amp;gt; и обращающуюся в нуль на бесконечности.&lt;br /&gt;
* &amp;#039;&amp;#039;Внутренняя [[задача Неймана]]:&amp;#039;&amp;#039; найти [[гармоническая функция|гармоническую]] в области &amp;lt;math&amp;gt;G&amp;lt;/math&amp;gt; функцию &amp;lt;math&amp;gt;u \in C(\bar G)&amp;lt;/math&amp;gt;, имеющую на &amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt; заданную (непрерывную) правильную нормальную производную &amp;lt;math&amp;gt;u_1^-&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
* &amp;#039;&amp;#039;Внешняя [[задача Неймана]]:&amp;#039;&amp;#039; найти [[гармоническая функция|гармоническую]] в области &amp;lt;math&amp;gt;G_1&amp;lt;/math&amp;gt; функцию &amp;lt;math&amp;gt;u \in C(\bar G_1)&amp;lt;/math&amp;gt;, имеющую на  &amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt; заданную (непрерывную) правильную нормальную производную &amp;lt;math&amp;gt;u_1^+&amp;lt;/math&amp;gt; и обращающуюся в нуль на бесконечности.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Аналогичные краевые задачи ставятся для [[уравнение Пуассона|уравнения Пуассона]]:&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\Delta u = - f&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Решение внутренней и внешней задач Дирихле единственно и непрерывно зависит от граничных данных. Решение внутренней задачи Неймана определяется с точностью до произвольной аддитивной постоянной. Решение внешней задачи Неймана единственно.{{sfn|Владимиров В. С., Жаринов В. В. Уравнения математической физики|2004|loc=§5.6}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Методы решения ===&lt;br /&gt;
* [[Метод разделения переменных]]{{sfn|Владимиров В. С., Жаринов В. В. Уравнения математической физики|2004}}{{sfn|Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики|1999}}&lt;br /&gt;
* Метод распространяющихся волн (для [[гиперболическое уравнение|уравнений гиперболического типа]]){{sfn|Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики|1999|с=70}}&lt;br /&gt;
* [[Метод функции Грина]] (для [[эллиптическое уравнение|уравнений эллиптического типа]]){{sfn|Владимиров В. С., Жаринов В. В. Уравнения математической физики|2004|loc=§5.7}}&lt;br /&gt;
* [[Метод конечных разностей|Разностные методы]].{{sfn|Самарский А. А. Численные методы|1989|loc=часть III}}&lt;br /&gt;
* [[Вариационный метод|Вариационные методы]].{{sfn|Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений|1959|loc=глава 10, §9}}&lt;br /&gt;
* [[Метод конечных элементов]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== См. также ==&lt;br /&gt;
{{кол}}&lt;br /&gt;
*[[Задача Коши]]&lt;br /&gt;
*[[Начальные и граничные условия]]&lt;br /&gt;
*[[Задача Штурма-Лиувилля]]&lt;br /&gt;
*[[Функция Грина]]&lt;br /&gt;
*[[Волновое уравнение]]&lt;br /&gt;
*[[Гиперболическое уравнение]]&lt;br /&gt;
*[[Параболическое уравнение]]&lt;br /&gt;
*[[Эллиптическое уравнение]]&lt;br /&gt;
*[[Задача Дирихле]]&lt;br /&gt;
*[[Задача Неймана]]&lt;br /&gt;
{{кол|конец}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Примечания ==&lt;br /&gt;
{{Примечания}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Литература ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Обыкновенные дифференциальные уравнения ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{книга|автор=[[Камке, Эрих|Камке Э.]] |заглавие=Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. Пер. с нем.|издание=4-е изд., испр.|место=М.|издательство=Наука, Гл. ред. физ-мат. лит.|год= 1971|страниц=576|ref=Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям}}&lt;br /&gt;
* {{книга|автор=[[Наймарк, Марк Аронович|Наймарк М. А.]]|заглавие=Линейные дифференциальные операторы|место=М.|издательство=Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит.|год=1969|ref=Наймарк М. А. Линейные дифференциальные операторы}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Уравнения в частных производных ===&lt;br /&gt;
* {{книга|автор=[[Владимиров, Василий Сергеевич|Владимиров В. С.]], [[Жаринов, Виктор Викторович|Жаринов В. В.]]| заглавие=Уравнения математической физики|издательство=Физматлит|год=2004|isbn=5-9221-0310-X&lt;br /&gt;
|ref=Владимиров В. С., Жаринов В. В. Уравнения математической физики}}&lt;br /&gt;
* {{книга&lt;br /&gt;
 |автор         = [[Тихонов Андрей Николаевич|Тихонов А. Н.]], [[Самарский Александр Андреевич|Самарский А. А.]]&lt;br /&gt;
 |заглавие      = Уравнения математической физики: Учебное пособие.&lt;br /&gt;
 |издание       = 6-е изд., испр. и доп.&lt;br /&gt;
 |место         = М.&lt;br /&gt;
 |издательство  = Изд-во МГУ&lt;br /&gt;
 |год           = 1999&lt;br /&gt;
 |страниц       = 798&lt;br /&gt;
 |isbn          = 5-211-04138-0&lt;br /&gt;
 |ref = Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики&lt;br /&gt;
}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Численные методы ===&lt;br /&gt;
* {{книга|автор=На Ц.|заглавие=Вычислительные методы решения прикладных граничных задач. Пер. с англ.|место=М.|издательство=Мир|год=1982|страниц=286|ref=На Ц. Вычислительные методы решения прикладных задач&lt;br /&gt;
|ref=На Ц. Вычислительные методы решения прикладных граничных задач}}&lt;br /&gt;
* {{книга|автор=[[Березин, Иван Семенович|Березин И. С.]], [[Жидков, Николай Петрович|Жидков Н. П.]]|заглавие=Методы вычислений. Том II|место=М.|издательство=Гос. изд-во физ.-мат.лит.|год=1959|ref=Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений}}&lt;br /&gt;
* {{книга|автор=[[Калиткин, Николай Николаевич|Калиткин Н. Н.]]|заглавие=Численные методы|место=М.|издательство=Наука|год=1978|ref=Калиткин Н. Н. Численные методы}}&lt;br /&gt;
* {{книга|автор=[[Гулин, Алексей Владимирович|Гулин А. В.]],[[Самарский, Александр Андреевич|Самарский А. А.]]|заглавие=Численные методы:учебное пособие для вузов|место=М.|издательство=Наука, гл. ред. физ.-мат. лит.|год=1989|страниц=432|isbn=5-02-013996-3|ref=Самарский А. А. Численные методы}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Категория:Дифференциальные уравнения]]&lt;br /&gt;
[[Категория:Дифференциальные уравнения в частных производных]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>imported&gt;TemirovBot</name></author>
	</entry>
</feed>