53. Уравнения Вольтерра специального вида.
Рассмотрим уравнения Вольтерра с ядром, зависящим лишь от разности своих двух аргументов:
Предположим, что непрерывные функции стремятся к нулю при и имеют оценку
где постоянные А и , а постоянные . Пусть верхние границы значений при . Применяя к уравнению (333) метод последовательных приближений [50], получим для при оценку Отсюда видно, что к функциям применимо одностороннее преобразование Лапласа при , и мы получаем преобразованные функции:
регулярные в полуплоскости . Применяя к обеим частям (333) одностороннее преобразование Лапласа и пользуясь формулой свертывания, будем иметь
откуда
Выше мы видели, что функция должна быть регулярной в полуплоскости Отсюда ввиду полной независимости вытекает, что знаменатель написанной дроби не должен иметь корней внутри упомянутой полуплоскости. Совершая обращение первой из формул (335), получим
Итак, определяя функции по формулам (335) и по формуле (336), мы получим по формуле (337) решение уравнения (333) в явном виде. Заметим, что при определении функции в конечном промежутке , мы согласно уравнению (333) используем значения только из упомянутого выше промежутка, и можем, таким образом, продолжить эти функции вне указанного промежутка любым образом и, в частности, так, чтобы они удовлетворяли указанным выше условиям. Мы можем даже считать их тождественно равными нулю при достаточно больших положительных значениях
Покажем, что для уравнения (333) и все повторные ядра зависят лишь от разности Мы имеем [50]
Введем вместо новую переменную интегрирования
откуда и следует непосредственно, что есть функция разности
Аналогично доказательство и для следующих повторных ядер. Таким образом, в силу формулы (307) при мы можем утверждать, что резольвента уравнения (333) будет зависеть только от упомянутой выше разности Обозначая ее через мы, пользуясь формулой (309), можем написать решение уравнения (333) в виде
Применяя к обеим частям этого уравнения преобразование Лапласа и вводя, наряду с (335), обозначение
мы получим
Пользуясь формулой (336), мы можем определить через известную функцию
и обращение формулы (339) даст нам резольвенту
Подставляя в формулу (338), получим решение.
Указанный метод решения уравнения (333) приложим и к системам уравнений Вольтерра вида
Применяя к обеим частям преобразование Лапласа, получим
Решая эту систему уравнений первой степени, определим , и решение нашей системы получится по формулам