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Sturm-Liouville逆问题及其应用。 (英语) Zbl 1037.34005号

纽约州亨廷顿:新星科学出版社(ISBN 1-56072-909-0/hbk)。ix,305页。(2001).
书中的主要思想是以Sturm-Liouville算子为模型,介绍反问题理论中的基本结果、方法和思想\[ly=-y^{\prime\prime}+q(x)y,\]并讨论逆谱问题的各种应用。第1章介绍了有限区间上Sturm-Liouville算子的谱理论。首先,研究了所谓的谱分析直接问题。介绍和研究了Sturm-Liouville边值问题的主要谱特征,并研究了特征函数的性质。然后,讨论了所谓的变换算子。本章的其余部分致力于构建有限区间上Sturm-Liouville算子的反问题理论。给出了反问题的各种形式,并证明了相应的唯一性定理。考虑了获得求解反问题算法的几种重要方法:使用变换算子的Gelfand-Levitan方法、基于等高线积分法和标准模型的谱映射方法以及反问题局部解的Borg方法。本章最后简要回顾了关于常微分算子谱分析逆问题的历史。
第二章研究半线上Sturm-Liouville算子的反问题。首先,考虑具有可积复值势的非自共轭算子。利用轮廓积分法的思想,引入并研究了作为主要谱特征的Weyl函数,证明了一个展开定理,并解决了从Weyl方程恢复Sturm-Liouville算子的逆问题。考虑了在应用中广泛遇到的重要特殊情况:自伴算子、具有简单谱的非自联合算子以及模型算子离散谱的扰动。给出了从谱数据中恢复Sturm-Liouville算子的逆问题的解决方案。然后,研究了局部可积复值势。考虑波动方程的反问题,引入广义Weyl函数作为主要谱特征。证明了一个展开定理,解决了从广义Weyl函数恢复Sturm-Liouville算子的逆问题。最后,讨论了由Weyl序列构造(q)的逆问题。
第三章讨论了直线上Sturm-Liouville算子的逆散射问题。介绍了散射数据并研究了它们的性质。利用变换算子方法,导出了所谓的主方程,并建立了其唯一的可解性。然后使用主方程构造求解逆散射问题的算法。给出了其可解性的充要条件。本章最后研究了一类无反射势,并给出了构造这类势的显式公式。
最后一章是关于Sturm-Liouville算子逆谱问题的大量应用。利用反问题方法,研究了直线和半线上的Korteweg-de-Vries方程。研究了从不完全光谱信息中恢复介质参数的综合问题。然后,研究了描述不连续材料性质的不连续反问题、弹性理论反问题、具有后效的边值问题、Orr-Sommerfeld型微分方程的反问题以及具有转折点的微分方程的逆问题。这本书以广泛的参考书目结尾。
这本书从单一的角度收集了许多专著和教科书中没有的结果。这是对现有反问题文献的一个受欢迎的贡献。

MSC公司:

34A55型 涉及常微分方程的反问题
34B24型 Sturm-Liouville理论
第三十四次会议 常微分算子的一般谱理论
34L25个 散射理论,涉及常微分算子的逆散射
34E20型 奇异摄动,转向点理论,常微分方程的WKB方法
35克53 KdV方程(Korteweg-de-Vries方程)
34-02 关于常微分方程的研究综述(专著、调查文章)
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