DŘÍMALOVÁ, Iva, Werner KRATZ and Roman ŠIMON HILSCHER. Sturm-Liouville matrix differential systems with singular leading coefficient. Annali di Matematica Pura ed Applicata. Series IV. HEIDELBERG: Springer HEIDELBERG, 2017, vol. 196, No 3, p. 1165-1183. ISSN 0373-3114. Available from: https://dx.doi.org/10.1007/s10231-016-0611-6.
Other formats:   BibTeX LaTeX RIS
Basic information
Original name Sturm-Liouville matrix differential systems with singular leading coefficient
Name in Czech Sturmovy-Liouvilleovy maticové diferenciální systémy se singulárním vedoucím koeficientem
Authors DŘÍMALOVÁ, Iva (203 Czech Republic, belonging to the institution), Werner KRATZ (276 Germany) and Roman ŠIMON HILSCHER (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution).
Edition Annali di Matematica Pura ed Applicata. Series IV, HEIDELBERG, Springer HEIDELBERG, 2017, 0373-3114.
Other information
Original language English
Type of outcome Article in a journal
Field of Study 10101 Pure mathematics
Country of publisher Germany
Confidentiality degree is not subject to a state or trade secret
Impact factor Impact factor: 1.066
RIV identification code RIV/00216224:14310/17:00094553
Organization unit Faculty of Science
Doi http://dx.doi.org/10.1007/s10231-016-0611-6
UT WoS 000402126700017
Keywords (in Czech) Sturmova-Liouvilleova diferenciální rovnice; lineární hamiltonovský systém; zobecněná kvaziderivace; oscilační teorie; spektrální teorie; kvadratický funkcionál; Rayleighův princip
Keywords in English Sturm-Liouville differential equation; Linear Hamiltonian system; Generalized quasiderivative; Oscillation theory; Spectral theory; Quadratic functional; Rayleigh principle
Tags NZ, rivok
Tags International impact, Reviewed
Changed by Changed by: Ing. Nicole Zrilić, učo 240776. Changed: 12/4/2018 09:19.
Abstract
In this paper we study a general even order symmetric Sturm-Liouville matrix differential equation, whose leading coefficient may be singular on the whole interval under consideration. Such an equation is new in the current literature, as it is equivalent with a system of Sturm-Liouville equations with different orders. We identify the so-called normal form of this equation, which allows to transform this equation into a standard (controllable) linear Hamiltonian system. Based on this new transformation we prove that the associated eigenvalue problem with Dirichlet boundary conditions possesses all the traditional spectral properties, such as the equality of the geometric and algebraic multiplicities of the eigenvalues, orthogonality of the eigenfunctions, the oscillation theorem and Rayleigh's principle, and the Fourier expansion theorem. We also discuss sufficient conditions, which allow to reduce a general even order symmetric Sturm-Liouville matrix differential equation into the normal form. Throughout the paper we provide several examples, which illustrate our new theory.
Abstract (in Czech)
V tomto článku studujeme obecnou symetrickou maticovou Sturmovu-Liouvilleovu diferenciální rovnici, jejíž vedoucí koeficient může být singulární na celém uvažovaném intervalu. Tento typ rovnice je v literatuře zcela nový, protože je ekvivalentní systému Sturmových-Liouvilleových rovnic různých řádů. Indentifikujeme tzv. normální tvar této rovnice, který umožňuje rovnici transformovat na standardní (kontrolovatelný) lineární hamiltonovský systém. Na základě této transformace dokazujeme, že přidružená úloha vlastních hodnot s Dirichletovými okrajovými podmínkami má tradiční spektrální vlastnosti, jako je např. rovnost algebraických a geometrických násobností vlastních hodnost, ortogonalita vlastních funkcí, oscilační věta, Rayleighův princip a věta o Fourierově rozvoji. Diskutujeme také postačující podmínky, které umožňují převést obecnou symetrickou maticovou Sturmovu-Liouvilleovu rovnici do normálního tvaru. V článku předkládáme několik příkladů, které ilustrují naši novou teorii.
Links
GA16-00611S, research and development projectName: Hamiltonovské a symplektické systémy: oscilační a spektrální teorie
Investor: Czech Science Foundation
MUNI/A/1154/2015, interní kód MUName: Matematické struktury 5 (Acronym: Matematické struktury)
Investor: Masaryk University, Category A
PrintDisplayed: 26/4/2024 12:22