Zur Topologie der Verzweigungslösungen einer nichtlinearen Integralgleichung. (Q566093)
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scientific article; zbMATH DE number 2550226
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | Zur Topologie der Verzweigungslösungen einer nichtlinearen Integralgleichung. |
scientific article; zbMATH DE number 2550226 |
Statements
Zur Topologie der Verzweigungslösungen einer nichtlinearen Integralgleichung. (English)
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1932
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Gegeben sei die nichtlineare Integralgleichung \[ w(s)+ \frac 1{2\pi } \int G(s,t)\, H(w(t),t)\,dt= h(s), \tag{*} \] in welcher \(G(s,t)\) stetig und symmetrisch und \(H\) stetig in \(t\) und analytisch in \(w\) sei. Für \(h\equiv 0\) sei \(w\equiv 0\) eine Lösung. Die homogene lineare Integralgleichung \[ \varphi (s) +\frac 1{2\pi } \int G(s,t)\,H_w (0,t)\,dt=0 \] habe genau eine linear unabhängige Lösung, und schließlich sei die zweite der von \textit{E. Schmidt} (1908; F. d. M. 39, 399 (JFM 39.0399.*)) eingeführten \(L\)-Größen \(L_2\neq 0\). Ist dann \(R_h\) der aus gleichgradig stetigen reellen \(h\) mit genügend kleinem \(|h|\) bestehende Teil des Funktionenraumes, so wird \(R_h\) vermöge (*) abgebildet auf einen Raumteil \(\mathfrak {R}_w\) von nicht notwendig reellen Funktionen \(w\) mit genügend kleinem \(|w|\), wobei jedem \(h\) (bei passender Zählung der Vielfachheit) genau zwei \(w\) entsprechen. Das ergibt sich aus der zitierten Arbeit von \textit{E. Schmidt} im Verein mit früheren Arbeiten des Verf. Ist nun \(R_w\) der aus reellen Funktionen bestehende Teilraum von \(\mathfrak {R}_w\), so beweist Verf. in der vorliegenden Arbeit folgendes: Die Gesamtheit der Doppellösungen von (*) bilden in \(R_w\) eine ``Fläche'' \(\mathfrak {F}\), und diese zerlegt \(R_w\) in genau zwei zusammenhängende Teile \(R'_w, R''_w\). Ist ferner \(\mathfrak {G}\) das Bild von \(\mathfrak {F}\) in \(R_h\), so wird \(R_h\) durch \(\mathfrak {G}\) in zwei zusammenhängende Teilräume geteilt, von denen der eine diejenigen \(h\) enthält, zu denen je eine Lösung in \(R'_w\) und \(R''_w\) gehört, während zu den in dem anderen enthaltenen \(h\) keine reellen Lösungen von (*) gehören. - Die Beweise sind zum Teil in anschaulicher Form gegeben, doch bemerkt Verf., daß sie mit leichter Mühe begrifflich scharf gemacht werden können. Die Arbeit schließt mit folgender Anwendung: Sei die Randwertaufgabe \[ y''(x) +H(y,x)=c(x); \; y(a) =y(b)=0 \quad (H(0,x)=0) \tag{(**)} \] vorgelegt unter der Voraussetzung, daß \[ \varphi '' (x) + \varphi (x) H_y(0,x) =0; \quad \varphi (a) = \varphi (b)=0 \] genau eine linear unabhängige Lösung besitze und daß diese im Innern von \((a,b)\) genau \(n\)-mal verschwinde. Unter einer weiteren, \(L_2 \neq 0\) gewährleistenden Voraussetzung gilt dann: Ist (was immer möglich ist) \(c(x)\) genügend klein so gewählt, daß (**) zwei reelle Lösungen \(y_1(x), y_2(x)\) besitzt, so hat von den Lösungen \(\varphi _{\nu } (x) \; (\nu =1,2)\) der Anfangswertprobleme \[ \varphi ''_{\nu } (x)+H_y (y_{\nu } (x), x) \cdot \varphi _{\nu } (x) = 0; \, \varphi _{\nu } =0, \varphi '_{\nu } =1 \] die eine im Innern von \((a,b)\, n+1\) Nullstellen, während die andere zum \((n+1)\)-ten Male erst hinter \(x=b\) verschwindet.
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