Applying Laguerre’s functions for approximate calculation of Green’s function of a second-order differential equation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

We consider the equation ẍ(t) = Ax(t) + f(t), t . with the matrix coefficient A. This equation has a unique solution x, which is bounded on , for any continuous bounded inhomogeneity f if and only if the spectrum of the matrix A does not intersect the semi-axis - = {z ∈ : z ≤ 0}.

In this case, the solution x is defined by the formula

x(t)=+G(ts)f(s)ds,G(t)=12eA|t|(A)1.

We discuss the problem of approximate calculation of Green’s function G(t) using its expansion into Laguerre’s series. The scale parameter τ in Laguerre’s polynomials is chosen to ensure the highest accuracy.

About the authors

Vitalii G. Kurbatov

Voronezh State University

Author for correspondence.
Email: kv51@inbox.ru
Russian Federation, Voronezh

Evgeniya D. Khoroshikh

Voronezh State University

Email: xoroshix2002@mail.ru
Russian Federation, Voronezh

Victor YU. Chursin

Voronezh State University

Email: 4pupil@mail.ru
Russian Federation, Voronezh

References

  1. Боровских А. В., Перов А. И. Лекции по обыкновенным дифференциальным уравнениям. — М.– Ижевск: РХД, 2004.
  2. Будак Б. М., Фомин С. В. Кратные интегралы и ряды. — М.: Наука, 1967.
  3. Годунов С. К. Обыкновенные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами. — Новосибирск: Изд-во Новосибирск. ун-та, 1994.
  4. Далецкий Ю. Л., Крейн М. Г. Устойчивость решений дифференциальных уравнений в банаховом пространстве. — М.: Наука, 1970.
  5. Демидович Б. П. Лекции по математической теории устойчивости. — М.: Наука, 1967.
  6. Курбатов В. Г., Курбатова И. В. Вычислительные методы спектральной теории. — Воронеж: Изд. дом ВГУ, 2022.
  7. Курбатов В. Г., Хороших Е. Д. Применение функций Лагерра для вычисления импульсной характеристики// Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. — 2024. — № 1. — С. 39–49.
  8. Лебедев Н. Н. Специальные функции и их приложения. — М.-Л.: ГИФМЛ, 1963.
  9. Левитан Б. П., Жиков В. В. Почти-периодические функции и дифференциальные уравнения. — М.: Изд-во МГУ, 1978.
  10. Никифоров А. Ф., Уваров В. Б. Специальные функции математической физики. — М.: Наука, 1985.
  11. Массера Х., Шеффер Х. Линейные дифференциальные уравнения и функциональные пространства. — М.: Мир, 1970.
  12. Прохоров С. А., Куликовских И. М. Условие оптимальности фильтров Мейкснера// Ж. радиоэлектрон. — 2015. — № 4. — С. 1–14.
  13. Рудин У. Функциональный анализ. — М.: Мир, 1975.
  14. Сегё Г. Ортогональные многочлены. — М.-Л.: ГИФМЛ, 1962.
  15. Суетин П. К. Классические ортогональные многочлены. — М.: Наука, 1979.
  16. Хороших Е. Д. Разложение функции Грина задачи об ограниченных решениях в ряд по функциям Лагерра// Сб. тр. Межвуз. науч. конф. «Математика, информационные технологии, приложения» (Воронеж, 27 апреля 2023). — Воронеж: Научная книга, 2023. — С. 514–520.
  17. Чурсин В. Ю. Функция Грина задачи об ограниченных решениях для дифференциального уравнения второго порядка// Вестн. ф-та прикл. мат., информ. мех. Воронеж. гос. ун-та. — 2024. — 17. — С. 141–151.
  18. Belt H. J. W., den Brinker A. C. Optimal parametrization of truncated generalized Laguerre series// Proc. 1997 IEEE Int. Conf. on Acoustics, Speech, and Signal Processing (Munich, Germany, April 21-24, 1997). — Los Alamitos, California: IEEE Computer Society Press, 1997. — Vol. 5. — P. 3805-3808.
  19. Clowes G. J. Choice of the time-scaling factor for linear system approximation using orthonormal Laguerre functions// IEEE Trans. Automat. Control. — 1965. — 10. — P. 487–489.
  20. Higham N. J. Functions of matrices: Theory and computation. — Philadelphia, PA: SIAM, 2008.
  21. Khoroshikh E. D., Kurbatov V. G. An approximation of matrix exponential by a truncated Laguerre series/ arXiv: 2312.07291.
  22. Moore G. Orthogonal polynomial expansions for the matrix exponential// Linear Algebra Appl. — 2011. — 435, № 3. — P. 537–559.
  23. Terekhov A. V. Preconditioning for time-harmonic Maxwell’s equations using the Laguerre transform/ arXiv: 2309.11023.
  24. Wolfram S. The Mathematica Book. — New York: Wolfram Media, 2003.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Kurbatov V.G., Khoroshikh E.D., Chursin V.Y.

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».