Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике § 45. Алгоритм вычисления спектра семейства разностных операторов над сеточными функциями на отрезкеВ этом параграфе мы опишем алгоритм вычисления спектра семейства разностных операторов величин значений, принимаемых функцией (или компонентами вектор-функции), 1. Характерный пример.Семейство операторов
Оператор
к виду
Соотношения (2) являются разностным аналогом дифференциальной краевой задачи
Мы уже рассматривали разностную схему (2) в п. 2 § 26 в качестве примера, иллюстрирующего применение признака Бабенко—Гельфанда. Напомним, что согласно этому признаку исследование исходной задачи на отрезке следует разбить на исследование трех вспомогательных задач: задачи без боковых границ, задачи с одной только левой границей и задачи с одной только правой границей, для каждой из которых надо найти все собственные значения операторов перехода от Оказывается, что алгоритм вычисления спектра семейства операторов совпадает с процедурой Бабенко — Гельфанда. Чтобы описать алгоритм вычисления спектра семейства операторов
Эта формула получается из равенств (1) при удалении левой границы в
Эта формула получается из формул (1) при удалении правой границы в Наконец, оператор
определенными на сеточной полупрямой
Эти формулы получились из формул (1) при удалении левой границы в
Рис. 54. Мы видим, что операторы Собственные значения операторов Прежде всего выясним, каково множество точек
имеет ограниченное решение
Всякое решение этого обыкновенного разностного уравнения первого порядка, как вытекает из § 1, может лишь постоянным множителем отличаться от сеточной функции
Решение
когда Вычислим собственные значения оператора R, т. е. те К, при которых уравнение
имеет решение Уравнение
Его решение Алгоритм вычисления собственных чисел оператора R аналогичен алгоритму вычисления собственных чисел оператора R. Уравнение
Всякая сеточная функция Объединение собственных значений операторов Докажем теперь, что спектр семейства операторов Надо показать, что каждая точка множества Сначала покажем, что всякая точка
имеет решение и при всех достаточно малых положительных значениях h. Решение Построения, с помощью которых проводится доказательство, зависят от того, какому из трех множеств Переходим к построению функции
очевидно, удовлетворял бы уравнению
если бы не нарушалось последнее из этих соотношений. Соотношение
Рис. 55. Чтобы удовлетворить этому граничному условию, которое задано при На рис. 55 приведены графики функций
Оценим норму вектора
Отсюда видно, что Покажем, что если точка
имеет решение Будем рассматривать это решение только при
Вычислим для этой сеточной функции и, график которой в случае
следует, что Итак, доказано, что в нашем примере все точки множеств
Рис. 56. Покажем теперь, что всякая точка Именно покажем, что существует число
Тогда при
Эту оценку мы и будем обосновывать. Равенство
Будем рассматривать эти соотношения как уравнение относительно и, а
где
Тогда в силу линейности вектор
Для доказательства оценки (9), которую при сделанном выборе нормы можно переписать в форме
где
где
В рассматриваемом примере вытекает доказываемое неравенство (14). Оценка (15) вытекает из записи решения уравнения (13) в следующем виде:
где
Итак, доказано, что спектр семейства операторов
|
1 |
Оглавление
|