Abstract

In the paper we investigate approximate methods for solving linear and nonlinear hypersingular integral equations defined on the number axis. We study equations with the second-order singularities because such equations are widely used in problems of natural science and technology. Three computational schemes are proposed for solving linear hypersingular integral equations. The first one is based on the mechanical quadrature method. We used rational functions as the basic ones. The second computational scheme is based on the spline-collocation method with the first-order splines. The third computational scheme uses the zero-order splines. Continuous method for solving operator equations has been used for justification and implementation of the proposed schemes. The application of the method allows to weaken the requirements imposed on the original equation. It is sufficient to require solvability for a given right-hand side. The continuous operator method is based on Lyapunov's stability for solutions of systems of ordinary differential equations. Thus it is stable for perturbations of coefficients and of right-hand sides. Approximate methods for solving nonlinear hypersingular integral equations are presented by the example of the Peierls - Naborro equation of dislocation theory. By analogy with linear hypersingular integral equations, three computational schemes have been constructed to solve this equation. The justification and implementation are based on continuous method for solving operator equations. The effectiveness of the proposed schemes is shown on solving the Peierls - Naborro equation.

Highlights

  • In the paper we investigate approximate methods for solving linear and nonlinear hypersingular integral equations defined on the number axis

  • Three computational schemes are proposed for solving linear hypersingular integral equations

  • The second computational scheme is based on the spline-collocation method with the first-order splines

Read more

Summary

Введение

Зародившаяся в начале XX в. в трудах Д. Позднее были опубликованы монографии [3,4], в которых методы гиперсингулярных интегральных уравнений привлекались к решению задач механики и аэродинамики. В настоящее время гиперсингулярные интегральные уравнения находят широкое применение при моделировании задач аэродинамики, электродинамики, микроэлектроники, теории антенн, геофизики, атомной и ядерной физики и в ряде других областей естествознания и техники. В которых применяются методы гиперсингулярных интегральных уравнений, постоянно расширяется. Обзор аналитических и численных методов решения гиперсингулярных интегральных уравнений представлен в [6,7]. В первом разделе даны определения гиперсингулярных интегралов, описаны классы функций, используемые в работе, представлен один класс интерполяционных рациональных полиномов, определенных на интервале (−∞, ∞), и приведен непрерывный метод решения нелинейных операторных уравнений. В третьем разделе исследуются приближенные методы решения одного класса нелинейных гиперсингулярных интегральных уравнений. В четвертом разделе приведены примеры, иллюстрирующие эффективность предложенных вычислительных схем

Классы функций и обозначения
Определения гиперсингулярных интегралов
Интерполяционные полиномы
Непрерывный метод решения нелинейных операторных уравнений
Первая вычислительная схема
Вторая вычислительная схема
Третья вычислительная схема kπ Обозначим через tk узлы
Третья вычислительная схема kπ
Модельные примеры
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call