On Some Boundary Value Problems with a Shift for a Mixed Type Equation

Abstract

Важным этапом в становлении теории краевых задач стали предложенные А.М. Нахушевым в 1969 году нелокальные задачи нового типа, впоследствии названные у нас краевыми задачами со смещением, а за рубежом — задачами (проблемами) Нахушева. Они являются обобщением задачи Трикоми, а так же содержат широкий класс корректных самосопряженных задач. Эти задачи сразу вызвали большой интерес многих авторов. За последние годы исследования задач со смещением для уравнений смешанного типа ведутся особенно интенсивно. Но в этих работах краевые условия, как правило, содержат классические операторы, в то время как нелокальным краевым задачам, содержащим операторы более сложной структуры и операторы дробного интегро-дифференцирования. Настоящая статья посвящена исследованию вопроса однозначной разрешимости краевых задач со смещением для уравнения смешанного эллиптико-гиперболического типа. Сформулированы корректные краевые задачи со смещением для уравнения смешанного типа. В данной работе исследованы вопросы однозначной разрешимости задач со смешением для уравнения смешанного эллиптико-гиперболического типа в смешанной области Ω, ограниченной в полуплоскости y>0 гладкой кривой Жордана, а в полуплоскости y<0 характеристиками уравнения (1). При ограничениях неравенственного типа на известные функции и различных порядках операторов дробного дифференцирования в краевом условии доказаны теоремы единственности. Существование решения задач доказывается путем редукции задач к уравнениям Фредгольма второго рода, безусловная разрешимость которых следует из единственности решения задач. An important stage in the development of the theory of boundary value problems was the proposed by A.M. Nakhushev in 1969, non-local problems of a new type, which were later called in our country boundary value problems with a shift, and abroad – Nakhushev problems (problems). They are a generalization of the Tricomi problem, and also contain a wide class of well-posed self-adjoint problems. These problems immediately aroused great interest of many authors. In recent years, studies of problems with a shift for equations of mixed type have been carried out especially intensively. But in these works, the boundary conditions, as a rule, contain classical operators, while non-local boundary value problems contain operators of a more complex structure and operators of fractional integro-differentiation. In this paper, we study the unique solvability of problems with mixing for an equation of mixed elliptic-hyperbolic type. Under constraints of unequal type on known functions and different orders of fractional differentiation operators in the boundary condition, uniqueness theorems are proved. The existence of a solution to the problems is proved by reducing the problems to Fredholm equations of the second kind, the unconditional solvability of which follows from the uniqueness of the solution to the problems.