Все выпуски

Пусть Q есть дифференциальный оператор порядка m − 1, 2 ≤ m ≤ n, для которого (a, b) будет промежутком неосцилляции, причём оператор Грина G : L[a, b] → Wⁿ[a, b] краевой задачи Lx = f, l_i(x) = 0, i = 1, . . . , n обладает свойством обобщённой выпуклости: QGP > 0 для некоторого линейного гомеоморфизма P лебегова пространства L[a, b]. Найдены условия, при которых возмущённая краевая задача Lx = PVQx+f, l_i(x) = 0, i = 1, . . . , n также однозначно разрешима в соболевском пространстве Wⁿ[a, b] и её оператор Грина Ĝ наследует свойство G, а именно QĜP > 0.

Let Q be a differential operator of order m − 1, 2 ≤ m ≤ n, for which (a, b) is the interval of nonoscillation, and the Green’s operator G : L[a, b] → Wⁿ[a, b] of boundary value problem Lx = f, l_i(x) = 0, i = 1, . . . , n has the property of generalized convexity: QGP > 0 for some linear homeomorphism P of Lebesgue space L[a, b]. Under some conditions, we prove, that the perturbed boundary value problem Lx = PVQx+f, l_i(x) = 0, i = 1, . . . , n is also uniquely solvable in the Sobolev space Wⁿ[a, b] and the Green’s operator Ĝ inherits the property of G, that is QĜP > 0.

В работе рассматривается задача Коши для системы квазилинейных уравнений первого порядка специального вида. Система представлена в симметричном виде, фазовая переменная n-мерная. Рассматриваемая задача Коши получается из задачи Коши для одного уравнения Гамильтона-Якоби-Беллмана с помощью операции дифференцирования этого уравнения и краевого условия по переменной x_i. Предполагается, что гамильтониан и начальное условие принадлежат классу непрерывно дифференцируемых функций. Гамильтониан является выпуклым по сопряженной переменной.

В работе предложен новый подход к определению обобщенного решения системы квазилинейных уравнений первого порядка. Обобщенное решение рассматривается в классе многозначных функций с выпуклыми компактными значениями. Доказаны теоремы существования, единственности и устойчивости решения по начальным данным. Получено полугрупповое свойство для введенного обобщенного решения. Показано, что потенциал для обобщенного решения системы квазилинейных уравнений совпадает с единственным минимаксным/вязкостным решением соответствующей задачи Коши для уравнения Гамильтона-Якоби-Беллмана, а в точках дифференцируемости минимаксного решения его градиент совпадает с обобщенным решением исходной задачи Коши. На основе этой связи получены свойства обобщенного решения задачи Коши для системы квазилинейных уравнений. В частности, показано, что введенное обобщенное решение совпадает с супердифференциалом минимаксного решения соответствующей задачи Коши и однозначно почти всюду.

С помощью характеристик уравнения Гамильтона-Якоби-Беллмана описана структура множества точек, в которых минимаксное решение недифференцируемо.

Показано, что свойство обобщенного решения для одного квазилинейного уравнения со скалярной фазовой переменной, введенное О.А. Олейник, может быть распространено на случай рассматриваемой системы квазилинейных уравнений.

We consider the Cauchy problem for the system of quasi-linear first order equations of a special form. The system is symmetric, the state variable is n-dimensional. The considered Cauchy problem is deduced from the Cauchy problem for the Hamilton-Jacobi-Bellman equation by means of the operation of differentiation of this equation and the boundary condition with respect to the variable x_i. It is assumed that the Hamiltonian and the initial condition are continuously differentiable functions. The Hamiltonian is convex with respect to the adjoint variable.

The paper presents a new approach to the definition of the generalized solution of the system of quasi-linear first order equations. The generalized solution belongs to the class of multivalued functions with convex compact values. We prove the existence, uniqueness and stability theorems. The semigroup property for the proposed generalized solution is obtained. It is shown that the potential for generalized solutions of quasi-linear equations coincides with the unique minimax/viscosity solution of the corresponding Cauchy problem for the Hamilton-Jacobi-Bellman equation, and at the points of differentiability of the minimax solution its gradient coincides with the generalized solution of the Cauchy problem. Properties of the generalized solutions of the Cauchy problem for a system of quasi-linear equations are obtained on the basis of this connection. In particular, it is shown that the introduced generalized solution coincides with the superdifferential of the minimax solution of the Cauchy problem and is singlevalued almost everywhere.

The structure of the set of points at which the minimax solution is not differentiable is described by using the characteristics of the Hamilton-Jacobi-Bellman equation.

It is shown that the property of the generalized solution of the quasilinear equation with a scalar state variable proposed by O.A. Oleinik, can be extended to the case of the system of quasi-linear equations under consideration.

Приводится понятие $\alpha$-множества в конечномерном евклидовом пространстве, являющееся одним из обобщений понятия выпуклого множества. Возникновение этого понятия связано с изучением свойств множеств достижимости нелинейных управляемых систем. В работе определяется числовая характеристика степени невыпуклости множества, на основе которой осуществляется классификация множеств. Вводятся в рассмотрение аналоги базовых понятий из выпуклого анализа и изучаются их свойства. Формулируются и доказываются утверждения в духе таких теорем из выпуклого анализа, как теорема о существовании опорной гиперплоскости к выпуклому множеству и теоремы об отделимости выпуклых множеств в евклидовом пространстве. Изучается понятие мажорируемости невыпуклых множеств. Свойство мажорируемости является достаточным условием для представления замкнутого невыпуклого множества в виде пересечения полупространств в смысле введенных в работе определений. Полученные результаты теории отделимости невыпуклых множеств распространяются на случай подграфиков и надграфиков скалярных функций, удовлетворяющих условию Липшица.

The concept of $\alpha$-set in a finite-dimensional Euclidean space, which is one of generalizations of the notion of a convex set, is introduced. The emergence of this concept is connected with the study of properties of attainability sets of nonlinear controlled systems. The numerical characteristic of nonconvexity degree of a set on the basis of which a classification of sets is carried out is defined in the paper. Analogs of basic concepts from the convex analysis are introduced into consideration and their properties are studied. Statements in the spirit of such theorems from the convex analysis as the theorem of existence of basic hyperplane to a convex set and theorems of separability of convex sets in Euclidean space are formulated and proved. The concept of magoriums of nonconvex sets is studied. Property of a magoriums is a sufficient condition for representation of a closed nonconvex set in the form of crossing of half-spaces in the sense of definitions entered in this work. The obtained results of the theory of separability of nonconvex sets can be extended on a case of hypograph and epigraph of the scalar functions with Lipschitz condition.