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将声学逆问题简化为最优控制问题及其研究。 (俄语。英文摘要) Zbl 1506.35278号

小结:本文考虑一维声波方程的系数反问题。这个问题被归结为一个最优控制问题。在新问题中,证明了存在定理,导出了最优性的必要条件,证明了泛函的可微性,并提出了基于梯度投影法的最优控制问题求解的迭代算法。
我们考虑在约束条件下确定一对函数((u(x,t),upsilon(x))的问题\【\frac{\partial ^2u}{\partial t^2}-\frac{\partial ^2u}{\partial x^2}+\upsilon(x)\frac{\partial u}{\partial x}=f(x,t),\quad(x,t)\in\mathcal{Q}\equiv(0,\ell)\times(0,t),\tag{1}\] \[ u(x,0)=u0(x),\分数{\部分u(x、0)}{\部分t}=u1(x)\] \[ \frac{\partial u}{\parial x}\mid_{x=0}=0,\frac{\ partial u}{\perial x}\mie_{x=ell}=0、\quad 0\le-t\le-t、\u(x,t)=g(x)、\ quad 0\ le-x\le-ell、\tag{3}\] 这里,给出了L_2(mathcal{Q})中的f,W_2^1[0,\ell]中的u_0,L_2(0,\ell)中u_1,W_2_^1[0,\ell]\中的g的函数。
这个问题归结为以下最优控制问题:寻找属于集合的函数\[ V=\left\{\upsilon(x)\in\overset{0}{W_2^1}[0,\ell]:|\upsillon(x)|\le M_1,|\upssilon'(x)| \le M_2\text{a.e.on}[0,\ell]\right\},\tag{4}\] 并最小化功能\[ J(\upsilon)=\frac12\int_0^\ell[u(x,T;\upsillon)-g(x)]^2\,dx\tag{5}\] 在约束条件(1)-(3)下,其中\(u(x,t;\upsilon)\)是问题(1)-(3)在给定\(\upsilon(x)\)下的解,称为控制。证明了问题(1)–(3),(4),(5)的可解性。
然后,计算泛函的微分,并证明以下定理。
定理。在上述条件下,不等式\[ \int_{mathcal{Q}}\frac{\partialu_*(x,t)}{\particalx}\psi_*(x,t)(\upsilon(x)-\upsilin_*(z))\,dx\,dt\ge 0\] 其中,\(\psi_*(x,t)\)是对应于控件\(\upsilon_*=\upsilin_*(x)\)的伴随问题的解:\[ \压裂{部分^2\psi}{部分t^2}-\frac{部分x^2\psi}{\partial x^2}-\frac{\partic}{\部分x}(\upsilon\psi)=0,\quad(x,t)\in\mathcal{Q},\] \[\psi\vert_{t=t}=0,\quad\frac{\partial\psi}{\parial t}\mid_{t=t}=u(x,t;\upsilon)-g(x),\quad 0\le x\le\ell,\\frac{\ partial\ psi}{\partic x}\mid_{x=0}=0\] 是问题(1)-(3),(4),(5)的控制(upsilon_*=upsilon_(x))的最优的必要条件,如果它对所有(V\ in V\)都满足。

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35兰特 PDE的反问题
35K20码 二阶抛物型方程的初边值问题
49公里45 随机问题的最优性条件
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