Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and variable limits of integration

We prove a theorem on the existence and uniqueness of a solution of a Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and nonlinear deviation. We use the method of successive approximations combined with the method of contracting mappings.

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2006
Hauptverfasser: Artykova, J. A., Yuldashev, T. K., Артикова, Й. А., Юлдашев, Т. К.
Format: Artikel
Sprache:Englisch
Veröffentlicht: Institute of Mathematics, NAS of Ukraine 2006
Online Zugang:https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3530
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
Завантажити файл: Pdf

Institution

Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
_version_ 1860509636074930176
author Artykova, J. A.
Yuldashev, T. K.
Артикова, Й. А.
Юлдашев, Т. К.
author_facet Artykova, J. A.
Yuldashev, T. K.
Артикова, Й. А.
Юлдашев, Т. К.
author_sort Artykova, J. A.
baseUrl_str https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/oai
collection OJS
datestamp_date 2020-03-18T19:56:51Z
description We prove a theorem on the existence and uniqueness of a solution of a Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and nonlinear deviation. We use the method of successive approximations combined with the method of contracting mappings.
first_indexed 2026-03-24T02:44:15Z
format Article
fulltext UDC 517.91 T. K. Yuldashev (Kyrgyz Law Acad., Osh), J. A. Artykova (Osh Univ., Kyrgyzstan) VOLTERRA FUNCTIONAL INTEGRAL EQUATION OF THE FIRST KIND WITH NONLINEAR RIGHT-HAND SIDE AND VARIABLE LIMITS OF INTEGRATION ФУНКЦIОНАЛЬНО-IНТЕГРАЛЬНЕ РIВНЯННЯ ВОЛЬТЕРРИ ПЕРШОГО РОДУ З НЕЛIНIЙНОЮ ПРАВОЮ ЧАСТИНОЮ I ЗМIННИМИ МЕЖАМИ IНТЕГРУВАННЯ We prove a theorem on the existence and uniqueness of a solution on a Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and nonlinear deviation. We use the method of successive approximations in combination with the method of compressing mapping. Доведено теорему про iснування та єдинiсть розв’язку функцiонально-iнтегрального рiвняння Воль- терри першого роду з нелiнiйним вiдхиленням. При цьому використано метод послiдовних набли- жень у поєднаннi з методом стискаючих вiдображень. In this paper, we consider a Volterra functional integral equation of the form β(t)∫ α(t) K(t, s)u [ u(s) ] ds = f ( t, u [ δ(t, u(t)) ]) , t ∈ T1, (1) with initial value condition u(t) = g(t), t ∈ E0 ≡ [t0; t1], (2) where K(t, s) ∈ C(T 2 0 ), 0 ≤ K(t) ≡ K(t, t), f(t, u) ∈ C(T1 × X), T 2 0 ≡ T0 × T0, T1 ≡ [t1;T ], T0 ≡ [t0;T ], 0 < t0 < T < ∞, t0 < t1, X is a bounded closed set in R ≡ (−∞;∞), t0 ≤ α(t) < β(t) ≤ T, α(t), β(t) ∈ C(T0), δ(t, u) ∈ C(T1 × X), t0 ≤ δ(t, u) ≤ t, g(t) ∈ C(E0). We study the existence and uniqueness of a solution of the Volterra functional integral equation (1) with initial value condition (2) on the segment T1. Here, we use the method of successive approximations in combination with the method of compressing mapping. We note that the Volterra integral equation of the first kind, in which the right- hand side is presented by f(t)-known continuous function studied by many authors (see bibliography in [1]). The Volterra functional integral equations with such right-hand side were considered in our works [2 – 4]. The present paper is the further development of these works. We rewrite the Volterra functional integral equation (1) in the following form: β(t)∫ α(t) K(t, s)u(s)ds = = β(t)∫ α(t) K(t, s) [ u(s)− u[u(s)] ] ds + f ( t, u [ δ(t, u(t)) ]) , t ∈ T1, c© T. K. YULDASHEV, J. A. ARTYKOVA, 2006 ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2006, т. 58, № 9 1285 1286 T. K. YULDASHEV, J. A. ARTYKOVA or u(t) + t∫ t0 K(t, s)u(s)ds = = u(t) + β(t)∫ α(t) K(t, s) [ u(s)− u[u(s)] ] ds + α(t)∫ t0 K(t, s)u(s)ds+ + t∫ β(t) K(t, s)u(s)ds + f ( t, u [ δ(t, u(t)) ]) , t ∈ T1. (3) We change equation (3) as follows: u(t) + t∫ t0 K(s)u(s)ds = = − t∫ t0 [ K(t, s)−K(s) ] u(s)ds + f0(t, u), t ∈ T1, where we denote the right-hand side of (2) by f0(t, u), i.e., f0(t, u) = u(t) + β(t)∫ α(t) K(t, s) [ u(s)− u[u(s)] ] ds+ + α(t)∫ t0 K(t, s)u(s)ds + t∫ β(t) K(t, s)u(s)ds + f ( t, u [ δ(t, u(t)) ]) , t ∈ T1. (4) Hence, using the resolvent method for [ −K(s) ] , we obtain u(t) = − t∫ t0 [ K(t, s)−K(s) ] u(s)ds + f0(t, u)+ + t∫ t0 K(s) exp { −ϕ(t, s) }{ −f0(s, u) + s∫ t0 [ K(s, τ)−K(τ) ] u(τ)dτ } ds, t ∈ T1, (5) where ϕ(t, s) = ∫ t s K(τ)dτ, ϕ(t, t0) = ϕ(t), ϕ(t1) 6= 0. Applying Direchlet’s formulation to (5), we derive u(t) = t∫ t0 H(t, s)u(s)ds + f0 ( (t, u(t) ) exp { −ϕ(t) } + + t∫ t0 K(s) exp { −ϕ(t, s) }[ f0 ( t, u(t) ) − f0 ( s, u(s) )] ds, t ∈ T1, (6) ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2006, т. 58, № 9 VOLTERRA FUNCTIONAL INTEGRAL EQUATION OF THE FIRST KIND ... 1287 where H(t, s) ≡ − [ K(t, s)−K(s) ] exp { −ϕ(t, s) } − − t∫ s K(τ) exp { −ϕ(t, τ) }[ K(t, s)−K(τ, s) ] dτ and f0(t, u) is defined from (4). The Volterra functional integral equations (1) and (6) are equivalent. Theorem. Assume that the following conditions are satisfied: 1) ∣∣K(τ, s)−K(η, t) ∣∣ ≤ L1(s)ϕ(τ, η), 0 ≤ L1(s); 2) f(t, u) ∈ Bnd(M) ∩ Lip(L3|u), 0 ≤ M, L3 = const; 3) ∣∣ϕ(t, s) ∣∣ ≤ L4|t− s|, 0 ≤ L4 = const; 4) δ(t, u) ∈ Lip(L5|u), 0 ≥ L5 = const; 5) for all t ∈ T1 there holds ρ = ρ(t) < 1, ρ = t∫ t0 ∥∥L1(s) ∥∥ds + t∫ t0 ∥∥L1(s) ∥∥ds+ + ( 1 + ∆1 + L3 + (2 + L2L4)∆2 + L2L3L4L5 ) × × exp { −ϕ(t) } + 2 t∫ t0 ∥∥K(s) ∥∥ exp { −ϕ(t, s) } ds  , ∆1 = α(t)∫ t0 ∥∥K(t, s) ∥∥ds + t∫ β(t) ∥∥K(t, s) ∥∥ds, ∆2 = β(t)∫ α(t) ∥∥K(t, s) ∥∥ds, 0 ≤ L2 = const. Then the Volterra functional integral equation (1) with initial value condition (2) has the unique solution on T1. The theorem is proved by the method of successive approximations, which is defined by the following relations: u0(t) =  g(t), t ∈ E0, f(t, 0) exp { −ϕ(t) } + + t∫ t0 K(s) exp { −ϕ(t, s) }[ f(t, 0)− f(s, 0) ] ds, t ∈ T1, ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2006, т. 58, № 9 1288 T. K. YULDASHEV, J. A. ARTYKOVA uk+1(t) =  g(t), t ∈ E0, t∫ t0 H(t, s)uk(s)ds + f0 ( t, uk(t) ) exp { −ϕ(t) } + + t∫ t0 K(s) exp { −ϕ(t, s) }[ f0 ( t, uk(t) ) − f0 ( s, uk(s) )] ds, k = 0, 1, . . . , t ∈ T1. 1. Асанов А. Устойчивость решений систем линейных интегральных уравнений Вольтерра вто- рого рода на полуинтервале // Исслед. по интегро-дифференц. уравнениям. – 1989. – Вып. 22. – С. 123 – 129. 2. Юлдашев Т. К., Артыкова Ж. А. Интегральное уравнение Вольтерра первого рода с нелиней- ной правой частью // Складнi системи i процеси. – 2005. – № 1, 2. – С. 3 – 5. 3. Юлдашев Т. К., Артыкова Ж. А. Случайные интегральные уравнения Вольтерра первого рода с нелинейной правой частью // Материалы V междунар. Ферганской конф. „Предельные теоремы теории вероятностей и их приложения” (Фергана, 10 – 12 мая 2005 г.). – Ташкент: Ин-т математики АН Узбекистана, 2005. – С. 204 – 206. 4. Юлдашев Т. К., Артыкова Ж. А. Интегральное уравнение Вольтерра первого рода с нели- нейной правой частью и сложным отклонением // Тез. междунар. семинара „Геометрия в Одессе-2005. Дифференц. геометрия и ее прил.” (Одесса, 23 – 29 мая 2005 г.). – Одесса, 2005. – С. 112 – 113. Received 30.03.2005, after revision — 10.05.2006 ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2006, т. 58, № 9
id umjimathkievua-article-3530
institution Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
keywords_txt_mv keywords
language English
last_indexed 2026-03-24T02:44:15Z
publishDate 2006
publisher Institute of Mathematics, NAS of Ukraine
record_format ojs
resource_txt_mv umjimathkievua/cc/2fe85d0a4cb1a865a1273fcc3eb349cc.pdf
spelling umjimathkievua-article-35302020-03-18T19:56:51Z Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and variable limits of integration Функціонально-інтегральне рівняння Вольтерри першого роду з нелінійною правою частиною i змінними межами iнтегрування Artykova, J. A. Yuldashev, T. K. Артикова, Й. А. Юлдашев, Т. К. We prove a theorem on the existence and uniqueness of a solution of a Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and nonlinear deviation. We use the method of successive approximations combined with the method of contracting mappings. Доведено теорему про існування та єдиність розв&#039;язку функціонально-інтегрального рівняння Вольтерри першого роду з нелінійним відхиленням. При цьому використано метод послідовних наближень у поєднанні з методом стискаючих відображень. Institute of Mathematics, NAS of Ukraine 2006-09-25 Article Article application/pdf https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3530 Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal; Vol. 58 No. 9 (2006); 1285–1288 Український математичний журнал; Том 58 № 9 (2006); 1285–1288 1027-3190 en https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3530/3797 https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3530/3798 Copyright (c) 2006 Artykova J. A.; Yuldashev T. K.
spellingShingle Artykova, J. A.
Yuldashev, T. K.
Артикова, Й. А.
Юлдашев, Т. К.
Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and variable limits of integration
title Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and variable limits of integration
title_alt Функціонально-інтегральне рівняння Вольтерри першого роду з нелінійною правою частиною i змінними межами iнтегрування
title_full Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and variable limits of integration
title_fullStr Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and variable limits of integration
title_full_unstemmed Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and variable limits of integration
title_short Volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and variable limits of integration
title_sort volterra functional integral equation of the first kind with nonlinear right-hand side and variable limits of integration
url https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3530
work_keys_str_mv AT artykovaja volterrafunctionalintegralequationofthefirstkindwithnonlinearrighthandsideandvariablelimitsofintegration
AT yuldashevtk volterrafunctionalintegralequationofthefirstkindwithnonlinearrighthandsideandvariablelimitsofintegration
AT artikovaja volterrafunctionalintegralequationofthefirstkindwithnonlinearrighthandsideandvariablelimitsofintegration
AT ûldaševtk volterrafunctionalintegralequationofthefirstkindwithnonlinearrighthandsideandvariablelimitsofintegration
AT artykovaja funkcíonalʹnoíntegralʹnerívnânnâvolʹterriperšogoroduznelíníjnoûpravoûčastinoûizmínnimimežamiintegruvannâ
AT yuldashevtk funkcíonalʹnoíntegralʹnerívnânnâvolʹterriperšogoroduznelíníjnoûpravoûčastinoûizmínnimimežamiintegruvannâ
AT artikovaja funkcíonalʹnoíntegralʹnerívnânnâvolʹterriperšogoroduznelíníjnoûpravoûčastinoûizmínnimimežamiintegruvannâ
AT ûldaševtk funkcíonalʹnoíntegralʹnerívnânnâvolʹterriperšogoroduznelíníjnoûpravoûčastinoûizmínnimimežamiintegruvannâ