三类Sturm-Liouville问题的唯一性定理

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众所周知,Sturm-Liouville问题起源于固体热传导模型,其应用广泛,主要应用于数学、物理学、地球气象学及其它自然科学理论分支,尤其是在量子力学中,它是描述微观粒子运动状态的基本数学手段.因此,一个多世纪以来,常微分算子谱与逆谱理论逐步成为数学和物理学界的一个重要的研究分支.特别地,逆谱问题的研究引起了数学家和物理学家的广泛关注,并取得了丰硕的理论成果.本文主要研究了三类Sturm-Liouville问题的唯一性定理,即通过一定的谱数据,唯一确定该问题的势函数及边值条件.全文共分三章,其主要内容如下:第一章研究了经典Sturm-Liouville方程-u″(x)+g(x)u(x)=λu(x),满足边界条件-u′(0)+hu(0)=0. u′(1)+Hu(1)=0中势函数的唯一确定性问题,即若部分区间上的势函数和无限组部分谱信息已知,为唯一确定整个区间上的势函数,给出相应的充分条件.此结果推广了Miklos Horvath的N组谱的结论,使谱的选择条件从一组扩展到无限组.第二章讨论积-微分方程满足分离型边界条件-y′(0)+hy(0)=0. y′(π)+Hy(π)=0的逆问题,此方程可看作是经典势方程的扰动.我们对此类问题的逆问题进行研究,当势函数及部分区间上的核函数已知时,给出共有特征值所满足的条件,使核函数在整个区间上得以唯一确定.我们建立积-微分系统的Simon定理和Hochstadt的半逆谱定理.第三章研究加权的Sturm-Liouville方程-u″(x)+q(x)u(x)=λp(x)u(x).满足边界条件-u′(0)+hu0)=0. u′(1)+Hu(1):0中势函数的唯一确定性问题.当密度函数及部分区间上的势函数已知时,为唯一确定整个区间上的势函数,给出一些充分条件.我们得到该系统的Simon定理并把此结果推广到2组谱甚至N组谱的情形.
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