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偶数维球面平均值和波动方程的反演。 (英语) Zbl 1159.35073号

考虑齐次波动方程
\[D^2_tu-\Delta u=0\quad\text{in}{\mathbb R}^n\times[0,+\infty)\tag{1}\]
以初始条件为准
\[u(x,0)=f(x),\quad D_tu(x、0)=0,\ quad x\在{\mathbb R}^n,\tag{2}中\]

\[u(x,0)=0,\quad D_tu(x、0)=f(x),\ quad x\在{\mathbb R}^n,\tag{3}中\]
其中\(f\)是一个光滑函数,其支持包含在\({\overline B}\)中,\(B\)是\({\mathbb R}^n\)中的一个开球。
作者处理了当(n)为偶数且有以下附加信息时恢复(f)的问题:
\[u(p,t)=g。\]
利用球面平均变换({mathcal M}),作者用(operatorname)确定了(f)的反演公式{支持}f\子集{上划线{B(0,2R_0)}})表示的线性积分算子,涉及(部分B(0,1R_0,次[0,2R_0]\)上的\({mathcal M}\)。
利用这些结果,当(n=2)时,可以证明问题(1)、(2)、(4)的以下积分公式:
\[f(x)=\pi^{-2}R_0^{-2}\Delta_x\int_{\partial B(0,2R_0)}\int_0^{2R_0}K(t,|x-p|)g(p,t)\,dt\,ds(p),\]
其中内核\(K\)由
\[K(t,r)=\int_0^{2R_0}\frac{s}{s^2-t^2}\log|s^2-r^2|\,ds。\]
当(n=2)时,可以证明问题(1)、(3)、(4)的类似显式公式。
进一步证明了问题(1)、(2)(或(3))、(4)和偶数(n>2)的一般反演公式。
最后,本文的最后一部分是关于当只有离散数据集可用时,(f)的数值重建。

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