第二百四十五章 柯西奇異積分方程(反常積分)
萊布尼茨積分方程,在工程和力學(xué)上有大用。
積分號(hào)下含有未知函數(shù)的方程。對(duì)構(gòu)建模型和求解過程帶來很大的便利,和很高的精確度。
其中未知函數(shù)以線性形式出現(xiàn)的,稱為線性積分方程;否則稱為非線性積分方程。積分方程起源于物理問題。
牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的出現(xiàn),促進(jìn)了微分方程理論的迅速發(fā)展,然而對(duì)積分方程理論發(fā)展的影響卻非如此。
1823年,N.H.阿貝爾在研究地球引力場中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)下落軌跡問題時(shí)提出的一個(gè)方程,后人稱之為阿貝爾方程,是歷史上出現(xiàn)最早的積分方程,但是在較長的時(shí)期未引起人們的注意。
“積分方程”一詞是 P.du B.雷蒙德于1888年首先提出的。
19世紀(jì)的最后兩年,瑞典數(shù)學(xué)家(E.)I.弗雷德霍姆和意大利數(shù)學(xué)家V.沃爾泰拉開創(chuàng)了研究線性積分方程理論的先河。
從此,積分方程理論逐漸發(fā)展成為數(shù)學(xué)的一個(gè)分支。
在地質(zhì)學(xué)中制作地球內(nèi)部的精細(xì)三維圖問題。
這種圖對(duì)勘探礦產(chǎn)、預(yù)報(bào)地震等等都很需要,但不能采用實(shí)驗(yàn)的方法來制作,而只能采取間接的方法解決,一般是借助尖端的精密儀器和人造衛(wèi)星精確地定出地球外部點(diǎn)處的地球引力位勢,再利用引力位勢的方法歸結(jié)出關(guān)于地球內(nèi)部密度的第一種弗雷德霍姆積分方程。
在空氣動(dòng)力學(xué)中研究分子運(yùn)動(dòng),考慮非均勻流體中懸浮晶粒的布朗位移和熱擴(kuò)散,導(dǎo)致了以柯爾莫哥洛夫命名的一類積分方程。
在確定飛機(jī)機(jī)翼的剖面時(shí),需要對(duì)環(huán)流、升力、阻力等等效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算,也往往導(dǎo)致一個(gè)積分方程(如薄翼理論的基本方程、升力線理論的方程等)。
其他如中子遷移、電磁波衍射以及經(jīng)濟(jì)學(xué)與人口理論等都導(dǎo)致奇異積分方程的研究。
柯西奇異積分方程,是在柯西主值下奇異函數(shù),與赫雷德霍姆的奇異函數(shù)不一樣。
柯西奇異積分方程上的L是復(fù)平面上一光滑閉合曲線。
柯西奇異積分方程的研究已有很長的歷史,差不多在建立弗雷德霍姆理論的同時(shí),即已出現(xiàn)在希爾伯特和龐加萊等人的工作中,以后經(jīng)過許多數(shù)學(xué)家的努力,這一類方程的理論已發(fā)展得相當(dāng)完善。它在彈性理論、空氣動(dòng)力學(xué)、水力學(xué)、量子場論以及數(shù)學(xué)物理等方面有著廣泛的應(yīng)用。