Складывая (4.2) и (4.3) и вводя обозначение
получим
Выберем функцию
так, чтобы
Тогда решение задачи (4.1) можно представить в виде
Определение. Функция
называется функцией Грина оператора
и для внутренней задачи Дирихле в области
если она удовлетворяет условиям:
где
решение уравнения
всюду в
Вопрос о построении функции Грина сводится к решению однородного уравнения
со специальным граничным условием на
где
Аналогичным образом вводится функция Грина для второй и третьей краевых задач.
Отметим (без доказательства), что функция Грина краевой точки для оператора
в области
существует только в том случае, когда
не совпадает ни с одним собственным значением соответствующей задачи Штурма-Лиувилля в области
т. е. область
для которой строится функция Грина, является нерезонансной для данного значения
Функция Грина для оператора
определяется аналогично. Но для этого оператора функция Грина существует при всех х для любой поверхности Ляпунова. Это связано с тем,
что оператор Лапласа для первой, второй и третьей краевых задач (третьей — при
отрицательных собственных значений не имеет.