КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-71-10094
НазваниеРазвитие теории краевых задач для аналитических функций и ее приложения
Руководитель Кац Давид Борисович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский политехнический университет» , г Москва
Конкурс №71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-108 - Комплексный анализ
Ключевые слова Краевые задачи Римана и Римана — Гильберта, неспрямляемые кривые, фракталы, интеграл типа Коши, интеграл Кристоффеля-Шварца, показатели Марцинкевича, метрические характеристики, неравенство Бора, гипергеометрические функции и их обобщения, рациональные функции, пространства Харди
Код ГРНТИ27.27.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В проекте предполагается получение новых конструктивных результатов в теории задач Римана и Римана – Гильберта, а также связанных с ними гипергеометрических функций многих переменных.
Планируется рассматривать малоизученный к настоящему моменту случай задач Римана и Римана – Гильберта в неклассической постановке, предполагающей разрывные данные задачи, рост решения во внутренних и граничных точках, при этом контур, где ставится условие, может быть негладким, неспрямляемым, возможно, спиралью с высокой скоростью скручивания. Будут изучаться аналогичные вопросы для бианалитических и полианалитических функций, свойства граничного оператора. Предполагается развитие эффективных методов решения краевых задач для аналитических функций, прежде всего, задачи Римана – Гильберта, в сложных областях. Фундаментальная цель, стоящая перед проектом – построение единой теории краевой задачи Римана, обобщенной на случай неспрямляемых кривых, с приложениями в смежных проблемах.
Предполагается изучение геометрического смысла решения задачи Римана –Гильберта при специальных, важных для приложениях классов граничных данных. Планируется получение новых результатов в теории функции Лауричеллы FD (гипергеометрической функции многих переменных) и соответствующей системы уравнений с частными производными, тесно связанных с задачей Римана–Гильберта. Фундаментальная цель, стоящая перед проектом – построение единой теории краевой задачи Римана, обобщенной на случай неспрямляемых кривых, с приложениями в смежных проблемах.
Тесно связанное с предыдущими направление проекта – исследование неравенства Бора. В последнее время наблюдается значительное увеличение числа публикаций, основанных на получении различных его аналогов. Решение этой задачи во всё более абстрактных постановках позволяет получить оценки на функционалы от коэффициентов аналитической в единичном круге функции. В проекте предполагается продолжить исследования в этом направлении и получить соответствующие оценки для свёртки аналитических функций и гипергеометрических функций Гаусса, которые играют значительную роль в различных областях математики.
Другой важной задачей является оценка интегралов от производных ограниченных рациональных функций. Фактически, речь идёт об обобщении результатов Долженко Е.П. на более широкие классы областей. На данный момент есть ряд значимых результатов в этом направлении, где в качестве рациональной функции рассматриваются произведения Бляшке. Наиболее важным является недавний результат Каюмова И.Р. и Баранова А.Д., где им удалось получить обобщение неравенства Долженко для конечносвязных областей с жордановыми границами. Одной из целей настоящего исследования является доказательство аналогичной теоремы для областей с неспрямляемыми границами.
Предполагается широкое применение полученных результатов в виде приложений. Краевая задача Римана важна для гидродинамики и аэродинамики, в нескольких новых работах есть ее приложения к квантовой механике. В рамках математики существуют подходы по применению краевой задачи Римана для изучения уравнений Бельтрами. Для краевой задачи Римана это, в первую очередь, ее электромагнитная версия. В рамках международного сотрудничества с командой мексиканских математиков будет рассмотрена электромагнитные краевые задачи Римана и Римана-Гильберта. Кроме того, потенциально точкой приложения этих результатов являются вопросы дифракции.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
До 3 страниц (6 тыс. символов) текста, также указываются ссылки на информационные ресурсы в сети Интернет (url-адреса), посвященные проекту.
на русском языке
Построены новые формулы аналитического продолжения, связывающие различные базисы в пространстве решений системы уравнений с частными производными, которой удовлетворяет гипергеометрическая функция Лауричеллы FD; рассматривается случай произвольного конечного числа N переменных. Система базисных функций {Uj}, j=0,1,…,N, может быть построена в виде набора интегралов от некоторого произведения биномов, по системе из N+1 контуров специального вида. За отчетный период разработан подход для построения формул перехода между произвольными двумя базисами такого типа {Uj} и {Vj} на основе интегрирования по петлеобразным контурам типа Похгаммера и применения формул преобразования типа Больца, а также построенных на предыдущих этапах проекта формул аналитического продолжения базисных функций, выражаемых в терминах функцию Лауричеллы. Ранее в работах авторов проекта были построены наборы базисных функций {Uj}, {Vj} и {Wj} в окрестностях точек (0,…,0), (∞,...,∞) , (1,…,1). Разработанный в 2024-2025 гг. подход к аналитическому продолжению, основанный на сочетании аналитических свойств и геометрического смысла контурных интегралов типа Эйлера, позволил построить наборы формул продолжения для полного набора базисных функций {Uj}, {Vj} и {Wj}, j=0,1,…, N, в том числе выписанных в терминах ряда Горна GD.
Продолжена разработка такого алгоритма вычисления рядов FD и GD. Для этих рядов при произвольном числе переменных разработан эффективный алгоритм оценки остатков суммирования, обозначаемых соответственно RD (m, z1,…,zN) и RG (m, z1,…,zN); здесь m – параметр, отвечающий за число просуммированных членов рядов FD или GD соответственно. Для остатков суммирования выведены интегральные представления в виде контурных интегралов, значения которых можно эффективно вычислить с помощью квадратурных формул. Кроме того, на основе таких интегралов выведены асимптотики для RD (m, z1,…,zN) и RG (m, z1,…,zN) при параметре m, стремящемся к бесконечности. Проведенные вычислительные эксперименты показали, что при достаточно больших значениях m найденные асимптотические формулы эффективны для оценки остатков суммирования. Кроме того, на основе таких формул численно реализован алгоритм вычисления значения параметра m, необходимого для обеспечения малости остатка суммирования, т.е. по заданному малому мы вычисляем такое m, что выполняется неравенство |RD(m)|< или |GD(m)|< . Построенный алгоритм оценки остатка суммирования ряда Лауричеллы FD и ряда Горна GD является важной составляющей алгоритма вычисления функции Лауричеллы с помощью формул аналитического продолжения, а также вычисления функций Лауричеллы, возникающих в при решении задачи Римана – Гильберта.
Построено представление типа Кристоффеля – Шварца для решения F(w), w = u + iv, задачи Римана – Гильберта в верхней полуплоскости с кусочно-постоянным коэффициентом h (u) и кусочно-полиномиальной правой часть c(u). Для этого применены полученные тождества типа Якоби для функции Лауричеллы. С помощью формул типа Якоби в отчетный период также построена новая система тождеств для ассоциированных функций Лауричеллы. Каждое из таких тождеств является функциональным соотношением, означающие обращение в нуль комбинации с полиномиальными коэффициентами N+1 ассоциированных функций.
Разработанный алгоритм вычисления функции Лауричеллы FD и ряда Горна GD также применен к решению проблемы вычисления параметров интеграла Кристоффеля – Шварца. Для таких параметров на предыдущем этапе проекта была сформулирована система трансцендентных уравнений, которая является следствием условий разрешимости задачи Римана – Гильберта с кусочно-постоянными h (u) и c (u), решением которой является функция, отображающая полуплоскость на заданный многоугольник.
Для дуальной гипотезы Смейла для полиномов произвольной степени, имеющих 6 критических точек, получены следующие результаты. Пусть Q_n – класс полиномов P степени n, P(0)=P’(0)-1=0, имеющих ровно шесть различных критических точек, причём кратность критической точки с минимальным модулем равна n-6.
Функционал S(P) = |P(1)/1|, действующий на Q_n, выражен через z_k = 1/q_k;
Доказано, что S(P) не обращается в нуль;
Доказано, что S(P) >= 1/n при |z_k|=1, найдены экстремали;
Доказана дуальная гипотеза Смейла для полиномов из класса Q_n;
Найдены все экстремали для данной задачи.
Сформулирована гипотеза, из которой следует дуальная гипотеза Смейла, для полиномов с критическими точками, лежащими на луче
В явном виде выписан функционал для упрощённого выражения;
Разработан метод доказательства, основанный на свойствах частных производных;
Доказан ряд вспомогательных лемм, дающих оценки на гипергеометрические функции;
Новая гипотеза доказана для полиномов с критическими точками, лежащими на луче с началом в нуле.
Для бианалитических и полианалитических функций получены аналоги теорем о разрешимости и единственности решения задачи о скачке и краевой задачи Римана. Теоремы сформулированы в том же виде, что и ранее полученные в ходе проекта теоремы о разрешимости и единственности решения для аналитических функций, условия накладываются на показатели Марцинкевича. Методы клиффордова анализа не позволяют получить достаточных условий для переноса аппарата на поверхности.
Для уравнений Бельтрами была рассмотрена следующая постановка в терминах показателей Марцинкевича: для уравнения вида Бельтрами нужно найти решение на комплексной плоскости, за исключением, возможно, точек некоторой кривой, такое, что на точках этой кривой для этого решения выполняется краевое условие, аналогичное краевому условию в задаче Римана. Получена теорема, определяющая структуру множества решений уравнения Бельтрами.
Введены новые версии показателей Марцинкевича - уточненные показатели Марцинкевича и версия показателей для дуг с существенными разрывами. В их терминах получены аналоги предыдущих результатов о разрешимости задачи о скачке.
Полученные руководителем проекта результаты по теории краевых задач для аналитических функций и метрическим характеристикам сведены в обширную монографию.
Публикации
1. Кац Д.Б. А new approach to the Riemann boundary value problems on non-rectifiable curves Complex Variables and Elliptic Equations (год публикации - 2025)
2. Каюмов И.Р., Хамматова Д.М. Dual Smale’s mean value conjecture for polynomials with a multiple critical point Mediterranean Journal of Mathematics (год публикации - 2025)
3. Каюмов И.Р., Хамматова Д.М. On an inequality related to Dual Smale's Mean Value Conjecture Journal of Mathematical Analysis and Applications (год публикации - 2025)
4.
Безродных С.И., Дунин-Барковская О.В.
Estimation of the Remainder Term of the Hypergeometric Series G_D^{(N, j)}
Mathematical Notes, Vol. 117, No. 4, pp. 513–529. (год публикации - 2025)
10.1134/S0001434625030174
5.
Безродных С.И., Дунин-Барковская О.В.
Estimation of the Remainder Term of the Lauricella Series F_D^{(N)}
Mathematical Notes, Vol. 116, No. 5, pp. 905–919. (год публикации - 2024)
10.1134/S0001434624110038