关键词:
四阶微分算子
弱特征函数
Riesz基
特征值
摘要:
本文研究了具有分离边界条件的四阶微分算子的弱特征函数.
Sturm-Liouville问题是数学物理中的经典边值问题,其研究成果广泛应用于微分方程理论、工程和应用数学等领域.该问题由Sturm和Liouville在19世纪提出,并且在热传导问题中得到应用.近年来,许多学者在其谱问题、逆谱问题及算子的迹等方面做出了重要贡献.许多物理和工程问题可以归结为二阶或四阶方程,弹性杆的纵向振动和扭转问题通常对应二阶方程,而杆的横向振动则对应四阶方程.本文主要围绕具有分离边界条件的四阶微分算子展开研究.
全文共分为四章:
第一章:介绍了问题的研究背景和本文的研究内容.
第二章:探讨了分离边界条件下的连续型四阶微分算子.其重点是构建恰当的Hilbert空间,定义方程的弱解,找出自伴紧算子,并将积分问题转化为算子束方程.证明了边值问题的谱是离散的,弱特征函数系在恰当的Hilbert空间中构成Riesz基,并且利用Rayleigh-Ritz公式推导出了特征值的下界估计.
第三章:讨论了分离边界条件下的不连续型四阶微分算子,即问题的函数或导数(拟导数)存在多个间断点的情况.由于区间的不连续性,则需合理利用转移条件,构造恰当的直和型Hilbert空间,并类似地应用第二章的方法得到算子束方程.同样证明了此类问题的谱是离散的,弱特征函数系构成恰当的Hilbert空间中的Riesz基,同时也给出了特征值的下界估计.
第四章:总结了本文的研究结果,并展望了后续研究方向.