Альтернирующий метод Шварца
Альтерни́рующий ме́тод Шва́рца, один из общих методов решения задачи Дирихле, позволяющий получить решение задачи Дирихле для дифференциального уравнения эллиптического типа в областях , представимых в виде объединения конечного числа областей , для которых решение задачи Дирихле уже известно. Работы Г. Шварца (1869; см. Schwarz. 1890) и ряд последующих работ других авторов были посвящены альтернирующему методу Шварца решения задачи Дирихле для уравнения Лапласа в плоских областях. Сущность альтернирующего метода Шварца применительно к простейшему случаю уравнения Лапласа в объединении двух плоских областей заключается в следующем.
Пусть и – две области на плоскости, имеющие непустое пересечение и такие, что решение задачи Дирихле для уравнения Лапласа для каждой из них известно; например, если и – круги, то решение задачи Дирихле для каждого из них даётся интегралом Пуассона. Пусть далее – объединение областей и , для которого требуется найти решение задачи Дирихле (см. рисунок). Через обозначена граница области , через – части границы , попавшие в (они входят в ), а через – оставшиеся части, так что . Аналогично – граница области , – её части, попавшие в (они тоже входят в ), – оставшиеся части, т. е. . Тогда граница области может быть представлена в виде .
Пусть теперь на задана непрерывная функция и пусть требуется найти гармоническую функцию в , непрерывную в замкнутой области и принимающую на значения функции . Сужение функции на продолжается непрерывно на всю границу и для этих граничных значений находится решение задачи Дирихле в . Значения на вместе со значениями на образуют теперь непрерывную функцию на , для которой находится решение задачи Дирихле в . Далее, решение задачи Дирихле в строится по значениям функции на и функции на и т. д. Искомая функция имеет видиПрименение ограниченных решений задачи Дирихле для кусочно-непрерывных граничных данных позволяет полагать, не заботясь о непрерывном продолжении , значения равными нулю на оставшихся частях границ.
Метод, аналогичный альтернирующему методу Шварца (см. Neumann. 1870), может быть применён к отысканию решения задачи Дирихле в пересечении двух областей и , если её решения для и известны.
Альтернирующий метод Шварца используется и при решении краевых задач более общей природы для общих уравнений эллиптического типа (в том числе и порядка выше второго), подчинённых некоторым дополнительным условиям (Канторович. 1962), причём также и в пространственных областях.
Важное значение имеет альтернирующий метод Шварца для построения гармонических функций различного вида (с наперёд заданными особенностями) на римановых поверхностях (Неванлинна. 1955).