By the aid of Appell, Humbert and Bessel functions, the integral representations for a Kamp´e de F´eriet function are found. The validity of integral representations for a Kamp´e de F´eriet function of general form are proved. Conditions, under which these representations are expressed in terms of products of two generalized hypergeometric functions are found. Examples, in which the integral representation of the Kamp´e de F´eriet function containing Appell, Humbert or Bessel functions, are identified.
Идентификаторы и классификаторы
A great interest in the theory of hypergeometric functions (that is, hypergeometric functions of one, two and more variables) is motivated essentially by the fact that solutions of many applied problems involving thermal conductivity and dynamics, electromagnetic oscillation and aerodynamics, quantum mechanics and potential theory are obtainable with the help of hypergeometric (higher and special or transcendent) functions [1–3]. Such kinds of functions are often referred as special functions of mathematical physics.
Список литературы
1. Bers L. Mathematical Aspects of Subsonic and Transonic Gas Dynamics. New York, Wiley, 1958.
2. Niukkanen A.W. Generalised hypergeometric series N F (x1,.., xN ) arising in physical and quantum chemical applications. Journal of Physics A: Mathematical and General, 1983, vol. 16, pp. 1813-1825.
3. Lohofer G. Theory of an electromagnetically deviated metal sphere. 1: Abcorbed power. SIAM Journal on Applied Mathematics, 1989, vol. 49, pp. 567-581.
4. Kampe de F’eriet J. Les fonctions hyperg’eom’etriques d’ordre sup’erieur a’ deux variables.Comptes rendus de l’Acad’emie des Sciences, 1921, vol. 173, pp. 401-404.
5. Burchnall J.L., Chaundy T.W. Expansions of Appell double hypergeometric functions (II). The Quarterly Journal of Mathematics, 1941, vol. 12, pp. 112-128.
6. Srivastava H.M., Panda R. An integral representation for the product of two Jacobi polynomials. Journal of the London Mathematical Society, 1976, vol. 12, no. 2, pp. 419- 425. EDN: ISADHX
7. Srivastava H.M., Daoust M.C. A note on the convergence of Kamp’e de F’eriet’s double hypergeometric series. Mathematische Nachrichten, 1972, vol. 53, pp. 151-159.
8. Karlsson P.W. Some reduction formulas for double series and Kamp’e de F’eriet functions. Indagationes Mathematicae, 1984, vol. 87, pp. 31-36.
9. Nguy’en’ Thanh H’ai, Marichev O.I., Srivastava H.M. A note on the convergence of certain families of multiple hypergeometric series. Journal of Mathematical Analysis and Applications, 1992, vol. 164, pp. 104-115.
10. Kim Y.S. On certain reducibility of Kamp’e de F’eriet function. Honam Mathematical Journal, 2009, vol. 31, pp. 167-176.
11. Cvijovi’c D., Miller R. A reduction formula for the Kamp’e de F’eriet function. Applied Mathematics Letters, 2010, vol. 23, pp. 769-771.
12. Liu H., Wang W. Transformation and summation formulae for Kamp’e de F’eriet series. Journal of Mathematical Analysis and Applications, 2014, vol. 409, pp. 100-110.
13. Choi J., Rathie A.K. General summation formulas for the Kamp’e de F’eriet function. Montes Taurus Journal of Pure and Applied Mathematics, 2019, vol. 1, iss. 1, pp. 107-128.
14. Choi J.J., Milovanovi’c C.V., Rathie A.K. Generalized summation formulas for the Kamp’e de F’eriet function. Axioms, 2021, vol. 19, no. 4, p. 318.
15. Hasanov A., Ruzhansky M. Hypergeometric expansions of solutions of the degenerating model parabolic equations of the third order. Lobachevskii Journal of Mathematics, 2020, vol. 41, no. 1, pp. 27-31. EDN: GYXUCA
16. Ruzhansky M., Hasanov A. Self-similar solutions of some model degenerate partial differential equations of the second, third and fourth order. Lobachevskii Journal of Mathematics, 2020, vol. 41, no. 6, pp. 1103-1114. EDN: BYTZTJ
17. Hasanov A., Djuraev N. Exact solutions of the thin beam with degenerating hysteresis behavior. Lobachevskii Journal of Mathematics, 2022, vol. 43, no. 3, pp. 577-584.
18. Hasanov A., Yuldashev T.K. Analytic continuation formulas for the hypergeometric functions in three variables of second order. Lobachevskii Journal of Mathematics, 2022, vol. 43, no. 2, pp. 386-393. EDN: GBBEYU
19. Abbasova M.O., Ergashev T.G., Yuldashev T.K. Dirichlet problem for the Laplace equation in the hyperoctant of the multidimensional ball. Lobachevskii Journal of Mathematics, 2023, vol. 44, no. 3, pp. 1072-1079. EDN: AHUUDQ
20. Ergashev T.G., Komilova N.J. The Kampe de Feriet series and the regular solution of the Cauchy problem for degenerating hyperbolic equation of the second kind. Lobachevskii Journal of Mathematics, 2022, vol. 43, no. 11, pp. 3616-3625. EDN: ZCUXZA
21. Bin-Saad M.G., Ergashev T.G., Ergasheva D.A., Hasanov A. The confluent Kamp’e de F’eriet series and their application to the solving of the Cauchy problem for degenerate hyperbolic equation of the second kind with the spectral parameter. Mathematica Pannonica. New Series, 2023, no. 1, pp. 1-15.
22. Khan S., Agarwal B., Pathan M.A., Mohammad F. Evaluation of certain Euler type integrals. Applied Mathematics and Computation, 2007, vol. 189, pp. 1993-2003.
23. Coble A.B. The reduction of the sextic equation to the Valentiner form-problem. Mathematische Annalen, 1911, vol. 70, pp. 337-350.
24. Sharma K. On the integral representation and applications of the generalized function of two variables.International Journal of Mathematical Engineering and Sciences, 2014, vol. 3, pp. 1-13.
25. Prudnikov A.P., Brychkov Yu.A., Marichev O.I.Integrals and Series. Vol. 2. Special Functions. New York, Gordon and Breach Science Publishers, 1986.
26. Prudnikov A.P., Brychkov Yu.A., Marichev O.I.Integrals and Series. Vol. 3. More Special Functions. New York, Gordon and Breach Science Publishers, 1989.
27. Gradshteyn I.S., Ryzhik I.M. Table of Integrals, Series and Products. New York, Academic Press, 2007.
28. Hasanov A., Ruzhansky M. Euler-type integral representations for the hypergeometric functions in three variables of second order. Bulletin of the Institute of Mathematics, 2019, vol. 2, no. 6, pp. 73-223.
29. Hasanov A., Bin Saad M.G., Seilkhanova R.B.Integral representations of Eulertype of Kamp’e de F’eriet functions of the fourth order. Ganita Sandesh, 2014, vol. 28, no. 1-2, pp. 5-12.
30. Erdelyi A., Magnus W., Oberhettinger F., Tricomi F.G. Higher Transcendental Functions. Vol. 1. New York, Toronto, London, McGraw-Hill, 1953.
31. Appell P. Sur les s’eries hyperg’eom’etriques de deux variables, et sur des ‘equations diff’erentielles lin’eaires aux d’eriv’ees partielles.Comptes rendus de l’Acad’emie des Sciences, 1880, vol. 90, pp. 296-298.
32. Humbert P. The confluent hypergeometric functions of two variables. Proceedings of the Royal Society of Edinburgh. Section A: Mathematics, vol. 41, p. 73-96.
33. Appell P., Kamp’e de F’eriet J. Fonctions Hyperg’eometriques et Hypersph’eriques: Polynoˆmes d’Hermite. Paris, Gauthier-Villars, 1926. Multiple Euler type integral representations for the Kamp’e de F’eriet functions 567.
34. Srivastava H.M., Karlsson P.W. Multiple Gaussian Hypergeometric Series. New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Wiley, 1985.
Выпуск
Другие статьи выпуска
The possibility of synthesising ion-substituted forms of hydrated silver antimonates Ag2γH2-2γSb2O6·2H2O has been studied. For the synthesis, the method of mechanochemical activation of the components of an inorganic mixture consisting of polyantimonic acid (PAA) with H2Sb2O6·2H2O composition and silver nitrate with the concentration range (γ) from 0.0 to 1.0 has been applied. The results of studies of the phase composition of the synthesized compounds and their structural features are presented. Using the Rietveld method, the parameters of the crystal lattice of PAA hydrated ionsubstituted silver forms with a pyrochlore-type structure have been refined. The model for the occupation of metal ions by crystallographic positions has been proposed: the framework of the structure of the compounds is formed by 16c- and 48f -positions, in which Sb5+ and O2- are statistically located; hydrated oxonium ions (H3O+) and silver ions occupy 16d- and 8b-positions respectively. It has been shown that the synthesis of silver forms of PAA is preferably carried out by the mechanochemical synthesis, which results in the complete substitution of proton groups by silver ions in the structure of the compounds.
Extraction of required information from atomic configurations is crucial for efficient use of molecular dynamics (MD) simulations, and automating this process allows the collection of statistical data to develop and validate physical models and data-driven approaches. Here we update the previously developed pore searching algorithm to automatically detect the events of void nucleation, collapse and coalescence by comparing pairs of atomic configurations. We calculate an intersection matrix, which shows common regions between voids of current and previous time frames, and analysis of this intersection matrix gives a numerical criterion for determination of the considered events. The updated algorithm is verified in the case of small MD system and further used to analyze a large MD system with many hundreds of voids. The predominance of void collapse is confirmed in the case of uniform triaxial tension of solid aluminum, while void coalescence instead of collapse is detected in the case of a more complex loading with axial compression and lateral tension. This dependence of the predominant mechanism on the loading path correlates with previous finite element analysis in the literature. Another interesting finding is a continuing nucleation and collapse of voids far beyond the fracture beginning at a level of negative pressure much lower than the spall strength, which can be attributed to a developed defect structure of material produced by plastic growth of voids.
Численно моделируются процессы формирования и распространения плоских волн гибридной детонации в смесях водород-кислород-аргон с частицами алюминия размером от 3.5 до 13 мкм различной загрузки. Используется физико-математическая модель приведённой кинетики горения водорода и горения алюминия с учётом образования твёрдого оксида и газообразных субокислов. Установлено стабилизирующее влияние частиц алюминия на течение, увеличение скорости детонации и пиковых давлений и температур. На промежуточной стадии формируются временные двухфронтовые конфигурации. По мере распространения фронты сближаются, структуры преобразуются в однофронтовые. Проанализированы установившиеся структуры Чепмена - Жуге и их отличия от структур газовой детонации.
Рассматриваются условия нагружения тонкостенной цилиндрической оболочки, содержащей кольцевой слой из менее прочного материала, при её осевом сжатии и внутреннем давлении. Такими оболочками являются магистральные трубопроводы из бесшовных труб большого диаметра, содержащие кольцевые монтажные швы. Основной материал оболочки и материал слоя - упругопластические упрочняемые. Пределы прочности и текучести у слоя ниже, чем эти величины у основного материала оболочки. Цель статьи - установить зависимости критических деформаций, напряжений и давлений на оболочку от её механических и геометрических параметров и условий нагружения. Метод исследования основан на применении критерия Свифта - Марциньяка потери стабильности процесса пластического деформирования материала с использованием новых аппроксимаций диаграмм деформирования. Получены явные аналитические выражения для искомых величин. Результаты позволяют определять критические давления и осевые нагрузки при данных условиях нагружения и толщины стенок трубопроводов при заданном рабочем давлении.
Рассматривается некоторый класс систем нелинейных дифференциальных уравнений с бесконечным распределённым запаздыванием. Предполагается, что коэффициенты в линейных членах являются T -периодическими, нелинейное слагаемое является непрерывной, липшицевой по части переменных вектор-функцией и имеет порядок малости больше единицы. Такие системы дифференциальных уравнений возникают при моделировании различных процессов, возникающих в биологии, химии, физике, экономике. В работе предложен функционал Ляпунова - Красовского, на основе которого установлены достаточные условия экспоненциальной устойчивости нулевого решения рассматриваемого класса систем, указаны оценки на множество притяжения нулевого решения и оценки на норму решения начальной задачи, характеризующие экспоненциальное убывание на бесконечности. Все параметры, участвующие в оценках, указаны в явном виде. Установленные в работе условия экспоненциальной устойчивости нулевого решения выражены в терминах интегрального неравенства. Также получены условия глобальной экспоненциальной устойчивости нулевого решения.
Обоснована новая модель пластины Тимошенко, которая может контактировать боковой поверхностью или нижней кромкой лицевой поверхности (относительно выбранной системы координат) с жёстким препятствием заданной конфигурации. Недеформируемое препятствие задаётся цилиндрической поверхностью, образующие которой перпендикулярны срединной плоскости пластины, а также частью плоскости, которая параллельна срединной плоскости. Соответствующая вариационная задача формулируется в виде минимизации функционала энергии над невыпуклым множеством допустимых перемещений. Множество допустимых перемещений задаётся с учётом условия закрепления и условия непроникания. Условие непроникания задаётся в виде системы неравенств, описывающих два случая возможных контактов пластины и жёсткого препятствия. Именно эти два случая соответствуют разным типам контакта: боковым краем пластины и нижней кромкой пластины. Доказано существование решения задачи. В частном случае, когда зоны контакта заранее известны, получена эквивалентная дифференциальная постановка в предположении дополнительной регулярности решения вариационной задачи.
Изучаются новые нелокальные краевые задачи с интегро-дифференциальным граничным условием для нестационарных дифференциальных уравнений соболевского типа четвёртого порядка. Особенностью изучаемых задач является то, что в них в граничном условии содержатся производные как по пространственным переменным, так и по временн´ой переменной. Для исследуемых задач доказаны теоремы существования и единственности регулярных решений, имеющих все обобщённые по С. Л. Соболеву производные, входящие в соответствующее уравнение.
Рассматривается линейная дифференциальная игра с импульсным управлением первого игрока. Возможности первого игрока определяются запасом ресурсов, который он может использовать при формировании своего управления. Управление второго игрока стеснено геометрическими ограничениями. Вектограммы игроков описываются одним и тем же шаром с разными радиусами, зависящими от времени. Считается, что второй игрок в момент времени, заранее неизвестный первому игроку, может один раз поменять свою динамику. Терминальным множеством в игре является шар с заданным радиусом. Цель первого игрока заключается в том, чтобы в заданный момент времени привести фазовый вектор на терминальное множество. Цель второго игрока противоположна. Найдены необходимые и достаточные условия встречи с терминальным множеством в заданный момент времени. Построены соответствующие управления игроков, которые гарантируют достижение поставленных перед ними целей.
Рассматривается система нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений большой размерности с параметром. Исследованы асимптотические свойства решений этой системы в зависимости от роста количества уравнений или параметра. Доказано, что при достаточно большом числе дифференциальных уравнений последняя компонента решения задачи Коши является приближённым решением начальной задачи для одного дифференциального уравнения с запаздыванием. При фиксированном количестве уравнений и достаточно большом параметре решение задачи Коши для исходной системы является приближённым решением задачи Коши для системы более простого вида.
Рассматривается первая краевая задача в цилиндре для псевдогиперболического уравнения с переменными коэффициентами. Доказывается теорема о существовании и единственности обобщённого решения краевой задачи в соболевском пространстве. Получены оценки на решение.
23 ноября 2023 года исполнилось бы 90 лет Салахитдинову Махмуду Салахитдиновичу — видному учёному-математику, доктору физико-математических наук, профессору, академику АН Республики Узбекистан.
Издательство
- Издательство
- ЧЕЛГУ
- Регион
- Россия, Челябинск
- Почтовый адрес
- 454001, Челябинская обл., г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, д.129
- Юр. адрес
- 454001, Челябинская обл, г Челябинск, Калининский р-н, ул Братьев Кашириных, д 129
- ФИО
- Таскаев Сергей Валерьевич (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- rector@csu.ru
- Контактный телефон
- +7 (351) 7419767
- Сайт
- https://www.csu.ru/