В учебном пособии рассмотрены основные уравнения математической физики, особенности задания граничных и начальных условий, методы дискретизации дифференциальных уравнений в частных производных, методы решения систем алгебраических уравнений, представлены основные этапы решения задач матфизики, включая постановку задачи, выбор базиса переменных, метода дискретизации, формирование координатной сетки, выбор шаблона, метода решения, анализ сходимости и др.

Настоящее пособие написано для студентов математических специальностей университетов. При его создании ставилась цель отобрать материал, который может быть достаточно подробно изложен на время, отведённое учебным планом на курс "Функциональный анализ и интегральные уравнения", и отражает как основные идеи и методы функционального анализа, так и их многообразные приложения к теории интегральных уравнений.

Издание второе. Несмотря на наличие богатой литературы по математической физике, студенты и аспиранты высших технических учебных заведений, так же как и инженеры, работающие в промышленности, которым необходимы первоначальные сведения по уравнениям математической физики, испытывают серьезные затруднения в подборе руководства по этой важной отрасли прикладной математики. Авторы исходили из того, что читатель знаком только с обычным курсом высшей математики, изучаемым в наших втузах. Мы учитывали также, что читатель может интересоваться не обязательно всеми задачами математической физики, рассмотренными в книге, а только теми, которые имеют непосредственное отношение к его специальности (одних, например, могут интересовать только вопросы колебаний, других — задачи теплопроводности). В соответствии с этим книга построена так, что отдельные ее главы могут изучаться сравнительно независимо друг от друга.

Справочник содержит сведения о характеристиках систем с распределенными и сосредоточенными параметрами, состояние которых описывается уравнениями и системами уравнений в частных и полных производных и интегральными уравнениями. В справочнике приведены важнейшие характеристики таких систем: функции Грина (импульсные переходные функции), передаточные функции, собственные функции, собственные числа и собственные частоты, характеристические и дисперсионные уравнения, стандартизирующие функции. Справочник содержит около пятисот задач уравнений математической физики, для которых приведены эти характеристики. Излагаются элементы структурной теории распределенных систем. Справочник будет полезен широкому кругу специалистов самых различных областей науки и техники (математики, физики, механики, кибернетики, химии, электротехники и др. ), занимающихся как теоретическими исследованиями, так и практическими расчетами в данной области.

Пособие знакомит с понятием интегрального уравнения, теоремой существования собственных значений и собственных функций однородного интегрального уравнения Фредгольма второго рода. Рассмотрены вопросы разложимости по собственным функциям, задача Штурма-Лиувилля, неоднородные интегральные уравнения Фредгольма второго рода, уравнения типа Вольтерра. Интегральные уравнения Фредгольма первого рода рассматриваются как некорректно поставленная задача, в связи с чем излагаются основы регуляризирующего алгоритма А.Н. Тихонова. Приводятся некоторые сведения о численных методах теории интегральных уравнений. Излагаются также некоторые вопросы теории интегро-дифференциальных уравнений.

Книга написана одним из крупнейших математиков XX века. В ней изложена теория функционалов, интегральных и интегро-дифференциальных уравнений, теория обобщенных аналитических функций, теория композиций и перестановочных функций. В последней главе указаны многочисленные приложения изложенных вопросов в других науках (механика, физика, биология и др. ). Предназначенная главным образом для научных работников – математиков, механиков, физиков, - книга может быть полезной для студентов и аспирантов, а также инженеров-исследователей.

Теория абстрактных вольтерровых операторов возникла недавно в связи с идеями и результатами общей теории несамосопряженных операторов. Основу теории вольтерровых операторов составляет теория абстрактного треугольного интеграла, которая детально излагается в двух концентрах. Представление оператора треугольным интегралом есть континуальный аналог приведения матрицы унитарным преобразованием к треугольному виду. Достаточно подробно изучается также задача факторизации оператора вдоль цепочки ортопроекторов — континуальный аналог задачи разложения квадратной матрицы в произведение левой и правой треугольных матриц. Эти абстрактные «несамосопряженные» построения находят неожиданные применения при исследовании спектра самосопряженных операторов, в частности спектра краевых задач для канонических систем дифференциальных уравнений: устанавливаются новые оценки для собственных чисел, общие асимптотические формулы, новые оценки зон устойчивости для уравнений с периодическими коэффициентами. Все эти результаты получаются как следствия общих положений о зависимостях, существующих между спектрами эрмитовых компонент вольтеррова оператора. В связи с общей идеей факторизации излагается новый метод решения интегральных уравнений Фредгольма первого и второго рода, уже нашедший применения в некоторых задачах математической физики.

Основное место в книге занимают уравнения Винера-Хопфа. Наиболее полная теория дискретных и интегральных уравнений Винера-Хопфа была построена ранее М.Г. Крейном. Методы функционального анализа позволяют получить эти результаты, в также результаты о других конкретных классах уравнений в свертках в одной общей схеме. В основу этой схемы положено своеобразное неклассическое операционное исчисление, объектами которого служат функции от односторонне обратимых операторов. Вторую тему книги составляют проекционные методы решения уравнений в свертках. Методы функционального анализа позволяют и здесь построить общую схему. Абстрактной основой этой схемы опять служит упомянутое неклассическое операционное исчисление. Среди рассмотренных проекционных методов особое внимание уделяется методу Галеркина и методу редукции. В заключительной главе книги результаты, полученные для скалярного случая, обобщаются на системы уравнений. Для удобства изложение начинается с теорем о факторизации матриц-функций. В дополнение к книге изучена асимптотика решений уравнений в свертках.

В учебном пособии рассмотрены основные положения метода граничных интегральных уравнений (ГИУ) решения задач математической физики. Суть метода состоит в сведении краевой задачи для дифференциальных уравнений к интегральному уравнению по границе области, благодаря чему ее размерность понижается на единицу и появляется возможность решать более сложные классы задач, чем те, которые решаются другими методами. Достоинством метода ГИУ является также то, что он позволяет сразу определить неизвестные величины на границе, не вычисляя их по всей области. Основой для написания пособия послужили конспекты лекций и статьи автора. Пособие может быть полезно студентам, изучающим, курсы "Уравнения математической физики", "Аэрогидромеханика", а также аспирантам и научным работникам.

В работе излагаются новые результаты по теории сингулярных интегральных уравнений с одним и двумя неподвижными особенностями и ядре. Такие уравнения часто встречаются в механике и математической физике. Излагается также существенно переработанная и дополненная теория интегральных уравнений в свертках с ядрами, преобразование Фурье которых - разрывные функции (уравнения в свертках с разрывными нредсимволами). Упомянутые уравнения тесно связаны друг с другом; для них получены условия иетеровости и формулы индекса, а также формулы для решения характеристических уравнений; исследована гладкость и асимптотика решений интегральных уравнений с неподвижными особенностями в ядре. Приводится ряд примеров из теории упругости и математической физики, к которым применяются полученные результаты. Большая часть результатов публикуется впервые.

Настоящая книга рассчитана на довольно широкий круг читателей математиков — студентов университета и преподавателей, студентов технических вузов и инженеров. Развитие классической теории интегрирования и прикладных математических и физических теорий делает совершенно неизбежным использование теории интеграла Лебега в теории уравнений математической физики и особенно в теории интегральных уравнений (см., например, книги Соболева, Привалова и Михлина по теории интегральных уравнений). Однако в программах механической и физической специальностей совершенно не затрагиваются элементы теории функций действительного переменного, а изучение полного курса — задача довольно сложная для физика или механика. Цель настоящей книги — дать достаточно строгое изложение теории интеграла Лебега с возможно кратким необходимым введением по теории множеств и функций. В изложении интеграла Лебега и его основных свойств мы несколько отступаем от исторического порядка развития настоящего понятия, упрощая многие выводы. Кроме того, книга оснащена достаточным количеством примеров и задач.

В книге излагаются вопросы асимптотического распределения собственных значений самосопряженных сингулярных обыкновенных дифференциальных операторов. Кинга состоит из 10 глав. В главе I даются общие определения и основные понятия теории линейных дифференциальных операторов. В главе II изучается оператор Штурма — Лиувилля как на конечном интервале, так и на бесконечном. Глава III посвящена изложению общих понятий спектральной теории операторов в гильбертовом пространстве. Основное содержание составляют главы IV—IX. В них излагаются вопросы асимптотического распределения собственных значений оператора Штурма — Лиувилля, одномерного оператора Дирака, а также дифференциальных операторов произвольного порядка как в полуограниченном, так и в неполуограниченном случаях. Основными методами исследования являются классический метод Карлемана и его развитие, принадлежащее авторам, а также вариационный метод, применяемый в книге для системы Дирака в главе VII. Книга завершается главой X, в которой излагаются необходимые тауберовы теоремы типа М. В. Келдыша.

Книга предназначена для первоначального ознакомления с основными фактами теории интегральных уравнений. Автор старался избегать громоздких доказательств и утомительных выкладок. Изложение ряда вопросов строится на основе общих предложений функционального анализа, что делает рассуждения более прозрачными. Для чтения книги достаточно знания математики в объеме первых двух курсов ВТУЗа.

Книга содержит 322 задачи (с ответами) по основным вопросам курса интегральных уравнений. Состоит из трех глав: интегральные уравнения Вольтерра, интегральные уравнения Фредгольма, приближенные методы. В каждом параграфе приводится сводка основных результатов и формул и даются подробно разрбравные типоыые примеры; в приложении—сводка основных методов решения интегральных уравнений. Книга предназначается для студентов втузов и инженеров.

Нелинейные уравнения появляются в многочисленных задачах современной физики и техники. Поэтому важность исследования таких уравнений не вызывает никаких сомнений. В течение последних 25—30 лет появились и получили довольно широкое развитие топологические методы исследования нелинейных уравнений. Эти методы возникли в связи с теоремами существования решений, но в настоящее время нашли приложения в самых разнообразных задачах

В пособии кратко излагается общая теория линейных систем дифференциальных и интегро-дифференциальных уравнений и на основе нормальной разрешимости краевых задач изучаются различные вопросы проблемы управляемости: о критериях управляемости и способах вычисления управлений, о задаче быстродействия и принципе максимума Понтрягина.

В книге рассматриваются краевые задачи теории аналитических функций и сингулярные интегральные уравнения со сдвигом. Она содержит результаты исследований автора, его коллег по научному семинару и других авторов, полученные за последние годы. Основное внимание уделяется вопросам нетеровости и индекса сингулярных интегральных уравнений со сдвигом и теории разрешимости соответствующих краевых задач. Книга рассчитана на аспирантов и научных работников, специализирующихся в области теории функций комплексного переменного, математической физики и функционального анализа, а также на студентов старших курсов механико-математических и физико-математических факультетов университетов и пединститутов, на студентов технических вузов с усиленной математической программой

Даны элементы теории решения сингулярных интегральных уравнений в классе абсолютно интегрируемых и неинтегрируемых функций, а также теории потенциала простого и двойного слоев для уравнения Гельмгольца. На основе этих результатов дано сведение широкого круга краевых задач для уравнений Лапласа и Гельмгольца, а также задач аэродинамики, электротехники и теории упругости к краевым сингулярным или гиперсингулярным интегральным уравнениям. Приведены результаты расчетов конкретных задач. Для специалистов по численному эксперименту в аэродинамике, теории упругости, дифракции волн, а также математиков, занимающихся теорией и численными методами в сингулярных интегральных уравнениях. Может быть полезна аспирантам и студентам ВУЗов.

В книге дано изложение классической общей теории линейных интегральных уравнений и целого ряда ее приложений к дифференциальным уравнениям, вариационному исчислению и некоторым задачам математической физики. В настоящем издании в книгу включено дополнение «О росте собственных значений однородных интегральных уравнений», написанное чл. корр. АН СССР А. О. Гельфондом. Книга представляет интерес для студентов, аспирантов и преподавателей математических дисциплин в вузах.