Applying Laguerre’s functions for approximate calculation of Green’s function of a second-order differential equation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

We consider the equation ẍ(t) = Ax(t) + f(t), t . with the matrix coefficient A. This equation has a unique solution x, which is bounded on , for any continuous bounded inhomogeneity f if and only if the spectrum of the matrix A does not intersect the semi-axis - = {z ∈ : z ≤ 0}.

In this case, the solution x is defined by the formula

x(t)=+G(ts)f(s)ds,G(t)=12eA|t|(A)1.

We discuss the problem of approximate calculation of Green’s function G(t) using its expansion into Laguerre’s series. The scale parameter τ in Laguerre’s polynomials is chosen to ensure the highest accuracy.

About the authors

Vitalii G. Kurbatov

Voronezh State University

Author for correspondence.
Email: kv51@inbox.ru
Russian Federation, Voronezh

Evgeniya D. Khoroshikh

Voronezh State University

Email: xoroshix2002@mail.ru
Russian Federation, Voronezh

Victor YU. Chursin

Voronezh State University

Email: 4pupil@mail.ru
Russian Federation, Voronezh

References

  1. Боровских А. В., Перов А. И. Лекции по обыкновенным дифференциальным уравнениям. — М.– Ижевск: РХД, 2004.
  2. Будак Б. М., Фомин С. В. Кратные интегралы и ряды. — М.: Наука, 1967.
  3. Годунов С. К. Обыкновенные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами. — Новосибирск: Изд-во Новосибирск. ун-та, 1994.
  4. Далецкий Ю. Л., Крейн М. Г. Устойчивость решений дифференциальных уравнений в банаховом пространстве. — М.: Наука, 1970.
  5. Демидович Б. П. Лекции по математической теории устойчивости. — М.: Наука, 1967.
  6. Курбатов В. Г., Курбатова И. В. Вычислительные методы спектральной теории. — Воронеж: Изд. дом ВГУ, 2022.
  7. Курбатов В. Г., Хороших Е. Д. Применение функций Лагерра для вычисления импульсной характеристики// Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. — 2024. — № 1. — С. 39–49.
  8. Лебедев Н. Н. Специальные функции и их приложения. — М.-Л.: ГИФМЛ, 1963.
  9. Левитан Б. П., Жиков В. В. Почти-периодические функции и дифференциальные уравнения. — М.: Изд-во МГУ, 1978.
  10. Никифоров А. Ф., Уваров В. Б. Специальные функции математической физики. — М.: Наука, 1985.
  11. Массера Х., Шеффер Х. Линейные дифференциальные уравнения и функциональные пространства. — М.: Мир, 1970.
  12. Прохоров С. А., Куликовских И. М. Условие оптимальности фильтров Мейкснера// Ж. радиоэлектрон. — 2015. — № 4. — С. 1–14.
  13. Рудин У. Функциональный анализ. — М.: Мир, 1975.
  14. Сегё Г. Ортогональные многочлены. — М.-Л.: ГИФМЛ, 1962.
  15. Суетин П. К. Классические ортогональные многочлены. — М.: Наука, 1979.
  16. Хороших Е. Д. Разложение функции Грина задачи об ограниченных решениях в ряд по функциям Лагерра// Сб. тр. Межвуз. науч. конф. «Математика, информационные технологии, приложения» (Воронеж, 27 апреля 2023). — Воронеж: Научная книга, 2023. — С. 514–520.
  17. Чурсин В. Ю. Функция Грина задачи об ограниченных решениях для дифференциального уравнения второго порядка// Вестн. ф-та прикл. мат., информ. мех. Воронеж. гос. ун-та. — 2024. — 17. — С. 141–151.
  18. Belt H. J. W., den Brinker A. C. Optimal parametrization of truncated generalized Laguerre series// Proc. 1997 IEEE Int. Conf. on Acoustics, Speech, and Signal Processing (Munich, Germany, April 21-24, 1997). — Los Alamitos, California: IEEE Computer Society Press, 1997. — Vol. 5. — P. 3805-3808.
  19. Clowes G. J. Choice of the time-scaling factor for linear system approximation using orthonormal Laguerre functions// IEEE Trans. Automat. Control. — 1965. — 10. — P. 487–489.
  20. Higham N. J. Functions of matrices: Theory and computation. — Philadelphia, PA: SIAM, 2008.
  21. Khoroshikh E. D., Kurbatov V. G. An approximation of matrix exponential by a truncated Laguerre series/ arXiv: 2312.07291.
  22. Moore G. Orthogonal polynomial expansions for the matrix exponential// Linear Algebra Appl. — 2011. — 435, № 3. — P. 537–559.
  23. Terekhov A. V. Preconditioning for time-harmonic Maxwell’s equations using the Laguerre transform/ arXiv: 2309.11023.
  24. Wolfram S. The Mathematica Book. — New York: Wolfram Media, 2003.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Kurbatov V.G., Khoroshikh E.D., Chursin V.Y.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).