On a fine localization of the Mathieu azimuthal numbers by Cassini ovals


Cite item

Full Text

Abstract

The study is devoted to numerical and analytical problems concerning generating periodic and antiperiodic solutions of the angular (circumferential) Mathieu equation obtained for the circumferential harmonics of an elliptic cylinder. The Mathieu eigenvalues localization problem and computations of elliptic azimuthal numbers are discussed. First, the Sturm–Liouville eigenvalue problem for the angular Mathieu equation is reformulated as an algebraic eigenvalue problem for an infinite linear self-adjoint pentadiagonal matrix operator acting in the complex bi-infinite sequence space $l_2$. The matrix operator is then represented as a sum of a diagonal matrix and an infinite symmetric doubly stochastic matrix, which is interpreted as a finite perturbation imposed on the diagonal matrix. Effective algorithms for computations of the Mathieu eigenvalues and associated circumferential harmonics are discussed. Azimuthal numbers notion is extended to the case of elastic and thermoelastic waves propagating in a long elliptic waveguide. Estimations of upper and low bounds and thus localizations of the angular Mathieu eigenvalues and elliptic azimuthal numbers are given. Those are obtained by algebraic methods employing the Gerschgorin theorems and Cassini ovals technique. The latter provides more accurate solution of the Mathieu eigenvalues localization problem.

About the authors

Yuri Nikolaevich Radayev

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences

Email: y.radayev@gmail.com, radayev@ipmnet.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

Margarita Vladimirovna Taranova

N. G. Chernyshevsky Saratov State University, Faculty of Mathematics and Mechanics

Email: taranova.mv@gmail.com

References

  1. E. Mathieu, "Memoire sur le mouvement vibratoire d'une membrane de forme elliptique", J. Math. Pures Appl., 13 (1868), 137-203
  2. M. J. O. Strutt, Lame, Mathieu and Related Functions in Physics and Technology, Springer, Berlin, 1932
  3. N. W. McLachlan, Theory and Application of Mathieu Functions, Oxford Press, London, 1951, xii+401 pp.
  4. В. А. Ковалев, Ю. Н. Радаев, "Волновые задачи теории поля и термомеханика", Вторая международная конференция «Математическая физика и ее приложения», Материалы Межд. конф., ред. чл.-корр. РАН И. В. Волович и д.ф.-м.н., проф. Ю. Н. Радаев, Книга, Самара, 2010, 165-166
  5. В. А. Ковалев, Ю. Н. Радаев, Волновые задачи теории поля и термомеханика, Сарат. ун-т, Саратов, 2010, 328 с.
  6. J. H. Wilkinson, The Algebraic Eigenvalue Problem, Clarendon Press, Oxford, 1965, xviii+662 pp.
  7. R. A. Horn, C. R. Johnson, Matrix Analysis, Cambridge University Press, Cambridge etc., 1985, xiii+561 pp.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2013 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».