Welcome to ePrints Sriwijaya University - UNSRI Online Institutional Repository

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◆ ➻P➞❳➳➏➤❽➺➑➠●➡➏➢➑➤❽➥â➤❵×❱➡➏➻P➢➇➳✘➯P➩✷➤❽➧➒➺❸➞❬➭✬➛■➢➑➺❸➺❞➯➒➺➑➜③➫✩➜❽➥å➢➑➭➌➯⑧➤❜➩❶➡✼➜❵➥➁➡✘➩➏➤❜➺❸➞➌➢➑➥ä➳❶➞✧➵②➡➏➢➑➤❽➥ä➷ ▲✂❆ ➞✂➥P➤❫➛ ➺❸➤❯➤❽Ü❅×➓➤❽➩✦➜
➥P➤❜➥❜➡✷➩➏➢➑➝❯➢➑➜❽➺❞➳❶➤❜➺❸➠P➡➏➢➑➤❽➥â➤❵×✱➡➏➻P✦
➞ P ✿❃❚ æ❥➮ ▲ ❮ é✥➜❵➥⑧➨✩➡✷➻P➞❳➬❁❐✱➳❳æ⑨➮ ▲ ➮❜é❑➸✳æ⑨➮ ▲ ➴➁é❑➢❸➥Þ➡✷➻P➞➌×➓➤❽➩✷➭
▲ ➬❱➫
(t)
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×➓➤❜➩ X(x)
:
æ⑨➮ ▲ ë❜é
−X ′′ (x) = λX(x),
æ⑨➮ ▲ ✾❵é
X(0) = 0,
æ❥➮ ▲ ß❜é

X ′ (1) = (mλ − γ)X(1),
➜❵➥⑧➨❳➡✷➻P➞✥×➓➤❽➺➑➺❸➤❫➛■➢➑➥P➲➌➯P➩✷➤❽➧P➺➑➞✮➭ ×➓➤❽➩ T (t) :
æ⑨➮ ▲ ã❜é
−T ′′ (t) = λT (t).
ê ➢❸➩✼➳❶➡✝➛❱➞✹➳❶➻➒➤❫➛✸➡✷➻➒➜❫➡✳➡➏➻P➞✛➞✮➢➑➲❽➞✮➥❯➝❫➜❵➺➑➠P➞✧➳ ➤❵×➃➡➏➻P➞✛➞✮➢➑➲❽➞❬➥➁➝❫➜❽➺❸➠P➞✮➸❥➯➒➩➏➤❜➧P➺❸➞❬➭ æ❥➮ ▲ ë❜é✌➸✂æ⑨➮ ▲ ß➁é✘➜❵➩✷➞❳➩✷➞❬➜❵➺❱➜❵➥➒➨
➯✒➤❜➳➏➢í➡✷➢❸➝❜➞ ▲◗❀ ➳➏➢❸➭➌➢➑➺➑➜❽➩r➯P➩✷➤❯➤❵×✻×➓➤❽➩❱➯P➩➏➤❜➧P➺➑➞✮➭✂λ➳❞➛■➢❸➡➏➻✎➵✮➺➑➜❜➳➏➳➏➢➇➵✮➜❵➺➒➧⑧➤❜➠P➥➒➨P➜❽➩➏➫➌➵✢➤❜➥➒➨●➢❸➡➏➢➑➤❽➥➒➳❑æ⑥➳➏➠➒➵✼➻✎➜❽➳ ✿ ➢➑➩✷➢➑➵✼➻P➺➑➞✢➡✧➦
❏ ➞❬➠P➭✂➜❵➥P➥✭➦➁➤❜➩ ❂ ➤❜➧P➢❸➥✛➵✢➤❽➥⑧➨●➢í➡✷➢❸➤❜➥➒➳✼é❞➵✮➜❽➥✂➧⑧➞❃×➓➤❽➠P➥⑧➨❳➢➑➥ [7] ▲ ❒✵➞✮➡ λ ➧⑧➞✌➜❵➥✂➞❬➢❸➲❜➞✮➥❯➝❫➜❵➺➑➠P➞❃➜❵➥⑧➨ X(x) ➜✦➵✮➤❽➩➏➸
➩✷➞❬➳➏➯⑧➤❜➥➒➨●➢➑➥P➲✘➞✮➢➑➲❽➞❬➥●×➓➠P➥➒➵✢➡➏➢➑➤❽➥✂➳➏➜❵➡➏➢➇➳❊×➓➫❯➢➑➥P➲ −X ′′(x) = λX(x).
◆ ➜❵Ü❯➢➑➥P➲✌➡➏➻P➞❃➵✮➤❽➭➌➯P➺➑➞✢Ø➌➵✢➤❽➥❵Ú❊➠P➲❜➜❵➡➏➞■➤❵×✻➡✷➻P➢➑➳
➞❬➟➁➠➒➜❵➡➏➢➑➤❽➥❳➛✱➞❃➤❜➧●➡✷➜❽➢❸➥ −X̄ ′′(x) = λ̄X̄(x). ❙ ➤➒➦ X(x) ➜❽➥➒➨ X̄(x) ➜❵➩✷➞❃➞✮➢➑➲❽➞❬➥●×➓➠P➥➒➵✢➡➏➢➑➤❽➥➒➳✱➵✢➤❜➩➏➩✷➞❬➳➏➯✒➤❽➥➒➨●➢➑➥P➲
➡➏➤✤➡✷➻P➞✘➞✮➢➑➲❽➞❬➥➁➝❫➜❽➺❸➠P➞✧➳ λ ➜❵➥⑧➨ λ̄ ➩✷➞❬➳➏➯✒➞❬➵②➡✷➢❸➝❜➞✮➺➑➫ ▲❤❏ ➤❫➛➋➵✢➤❜➥➒➳❶➢➇➨●➞❬➩

☞✍✌✏✎✒✑✔✓✖✕✗✓✙✘✡✚✔✛☎✜✣✢✍✘✡✤✦✥✧✓✙✢✩★✫✪✭✬✯✮✡✘✰✎✯✪✭☞✡✌✔✱✲☞✍✳✴✘✩✱✵✎✒✮✫✪✶✌✸✷



æ⑨➮ ▲ ❮ ➱❜é
Z

1


1

(−X (x)X̄(x) + X(x)X̄ (x))dx = [−X (x)X̄(x) + X(x)X̄ (x)]
′′

➜❵➥⑧➨
0

′′





x=0

= −m(λ − λ̄)X(1)X̄(1),

æ⑨➮ ▲ ❮❜❮ é

Z

1
′′

′′

(−X (x)X̄(x) + X(x)X̄ (x))dx =

Z

1

(λX(x)X̄(x) − λ̄X(x)X̄(x))dx = (λ − λ̄)

❙ P➠ ➧P➡➏➩✼➜❽➵②➡✷➢❸➥➒➲õæ❥➮ ▲ ❮ ➱➁é❞×➓➩✷➤❽➭✡æ⑨➮ ▲ ❮❽❮ é❱➫➁➢➑➞✮➺➇➨P➳

Z 1
æ⑨➮ ▲ ❮ ➮❜é
1 + mδ(x − 1) X(x)X̄(x)dx = 0,

(λ − λ̄)
0

0

Z

1

X(x)X̄(x)dx.

0

➛■➻P➞❬➩➏➞ δ(x − 1) = 0 ×➓➤❽➩ x 6= 1 ➜❵➥⑧➨ R 1 δ(x − 1)dx = 1 ▲❱❙ ➢➑➥➒➵✢➞✥➡✷➻P➞✦➢➑➥➁➡➏➞✮➲❜➩✷➜❽➺✻➢❸➥äæ⑨➮ ▲ ❮ ➮❽é✱➢➇➳■➯✒➤❜➳➏➢í➡✷➢❸➝❜➞
➢❸➡■×➓➤❽➺➑➺❸➤❫➛❁➳❱➡➏➻⑧➜❫➡ λ − λ̄ = 0. ❀ ➥➒➨õ➳❶➤⑧➦ λ0 ➢➑➳➃➩✷➞❬➜❽➺ ▲❤◆ ➤➌➯P➩➏➤❫➝❜➞❃➡✷➻➒➜❫➡ λ ➢➑➳■➯✒➤❜➳➏➢❸➡➏➢➑➝❽➞✥➛❱➞✘➵✮➤❽➥➒➳➏➢➑➨P➞✮➩
0

Z

0


1
′′

−X (x)X(x)dx

=

1

−X(x)X (x)


x=0

+

Z

1


(X ′ )2 (x)dx
0

Z 1
⑨æ ➮ ▲ ❮ ➴❜é
= −(mλ − γ)X 2 (1) +
(X ′ )2 (x)dx,
0
➜❵➥⑧➨
Z 1
Z 1
æ⑨➮ ▲ ❮ ✃➁é
−X ′′ (x)X(x)dx = λ
X 2 (x)dx.
0
❙ ➠P➧P➡➏➩✼➜❽➵②➡✷➢❸➥➒➲õæ❥➮ ▲ ❮ ➴➁é❞×➓➩✷➤❽➭✡æ⑨➮ ▲ ❮ 0✃❯é❱➫➁➢➑➞✮➺➇➨P➳

Z 1
Z 1
æ⑨➮ ▲ ❮ ➷❽é
2
2
(X ′ )2 (x)dx.
1 + mδ(x − 1) X (x)dx = γX (1) +
λ
0
0
➢➇➳r➜❽➥❳➞✮➢➑➲❽➞❬➥●×➓➠P➥➒➵✢➡➏➢➑➤❽➥❳➢❸➡❱×➓➤❜➺❸➺➑➤❫➛❁➳❤➡✷➻➒➜❫➡❱➡➏➻P➞❑➢❸➥➁➡✷➞✮➲❽➩✼➜❵➺⑧➢❸➥❳➡➏➻P➞✌➺❸➞✮×❢➡❶➸➆➻➒➜❵➥⑧➨❳➳❶➢➇➨●➞❑➤❵×ræ⑨➮ ▲ ❮ ➷❽é❤➜❽➥➒➨
❙ ➢➑➥➒➵✢➞
➡➏➻⑧➜❫➡✌➡➏X(x)
➻P➞✤➩➏➢➑➲❽➻➁➡➏➸❥➻➒➜❽➥➒➨❅➳➏➢➑➨P➞✝➤❵×✌æ⑨➮ ▲ ❮ ➷❜é❁➜❽➩➏➞✳➧⑧➤❽➡➏➻✩➯✒➤❜➳➏➢❸➡➏➢➑➝❽➞❽➦✵➜❽➥➒➨❅➳➏➤ λ > 0. ❇ ➥â➜✎➵✢➤❜➭➌➯P➺❸➞✮➡➏➞❬➺❸➫❅➳➏➢❸➭➌➢➑➺➑➜❽➩
➛➃➜③➫✤➛✱➞✥➵✮➜❵➥✹➨●➞❬➨P➠➒➵✢➞❑➡➏➻➒➜❵➡■➢í× λ ➜❵➥➒➨ λ ➜❽➩➏➞❃➡❊➛❱➤✳➞✮➢➑➲❽➞❬➥➁➝❫➜❽➺❸➠P➞✧➳r➛■➢❸➡➏➻õ➵✢➤❜➩➏➩✷➞❬➳➏➯✒➤❽➥➒➨●➢➑➥P➲✦➞❬➢❸➲❜➞✮➥●×➓➠➒➥➒➵②➡✷➢❸➤❜➥➒➳
➜❽➥➒➨ X (x) ➩➏➞❬➳➏➯✒➞❬➵②➡✷➢❸➝❜➞✮➺➑1➫➌➡➏➻P➞❬➥ 2
X1 (x)
2
Z 1
æ⑨➮ ▲ ❮ ë➁é
(λ1 − λ2 )
[1 + mδ(x − 1)]X1 (x)X2 (x)dx = 0.
0
❙ ➤⑧➦⑧➡❊➛✱➤✛➨P➢íÛ✻➞✮➩✷➞✮➥➁➡✥➞✮➢➑➲❽➞✮➥P×➓➠P➥➒➵②➡✷➢❸➤❜➥➒➳❑➧⑧➞❬➺❸➤❜➥P➲❽➢➑➥P➲❳➡✷➤✎➡❊➛✱➤✛➨P➢íÛ✻➞✮➩✷➞✮➥➁➡✥➞✮➢➑➲❽➞✮➥❯➝❫➜❵➺➑➠P➞✧➳❃➜❵➩✷➞✝➤❜➩❶➡✷➻P➤❽➲❜➤❽➥➒➜❽➺✭➛■➢❸➡➏➻
➩✷➞❬➳➏➯⑧➞✧➵②➡➃➡➏➤✂➢➑➥P➥P➞❬➩■➯P➩➏➤●➨●➠⑧➵②➡❁➜❽➳■➨●➞✮î➒➥P➞✧➨✛➧❯➫

Z 1
æ⑨➮ ▲ ❮ ✾❵é
1 + mδ(x − 1) W1 (x)W2 (x)dx.
< W1 (x), W2 (x) >=
◆ ➻P➞✥➧✒➤❽➠P➥➒➨➒➜❵➩✷➫❳➝❫➜❵➺➑➠P➞✘➯P➩✷➤❽➧P➺➑➞✮➭✬æ❥➮ ▲ ë❜ér➸❃æ⑨➮ ▲ 0ß➁é❱×➓➤❽➩ X(x) ➵✮➜❽➥✛➥➒➤❫➛ ➩✷➞❬➜❽➨P➢❸➺➑➫✂➧⑧➞✦➳➏➤❽➺➑➝❽➞✧➨✾➦●➫❯➢❸➞❬➺➑➨P➢❸➥P➲

æ⑨➮ ▲ ❮ ß❜é
X(x) = A sin( λx),
➛■➻P➞❬➩➏➞ A ➢➇➳■➜✤➵✮➤❽➥➒➳❶➡✷➜❽➥➁➡■➜❽➥➒➨✹➛■➻P➞✮➩✷➞ √λ ➻➒➜❽➳✱➡✷➤✂➳➏➜❵➡➏➢➇➳❊×➓➫

æ⑨➮ ▲ ❮ ã❜é
mλ − γ
cot( λ) = √
.
λ
❇ ➡✝➵✮➜❽➥Þ➧⑧➞✎➳➏➻P➤❫➛■➥å➡➏➻➒➜❵➡✛æ⑨➮ ▲ ❮ ã❜é❑➻➒➜❜➳✘➢❸➥Pî➒➥P➢❸➡➏➞✮➺➑➫â➭➌➜❽➥❯➫❽➦✭➢➇➳➏➤❽➺➇➜❫➡➏➞✧➨â➯⑧➤➁➳❶➢❸➡➏➢➑➝❽➞➌➩✷➤➁➤❽➡✷➳ ▲❳❆ ➞✎➨●➞✮➥➒➤❵➡➏➞➌➡✷➻P➞❬➳➏➞
➩✷➤➁➤❽➡✷➳✝➧➁➫ λ , ➜❽➥➒➨Þ➢❸➡✳➢➇➳✳➵✮➺❸➞✧➜❵➩✦➡✷➻➒➜❫➡ (n − 1)π < √λ < nπ ➦ n = 1, 2, 3, · · ·▲â◆ ➻P➞✎➨●➢❸Û✻➞✮➩✷➞✮➥➁➡➏➢➇➜❵➺
n

n

☞✍✌✏✎✒✑✔✓✖✕✗✓✙✘✡✚✔✛☎✜✣✢✍✘✡✤✦✥✧✓✙✢✩★✫✪✭✬✯✮✡✘✰✎✯✪✭☞✡✌✔✱✲☞✍✳✴✘✩✱✵✎✒✮✫✪✶✌✸✷



➞❬➟➁➠➒➜❵➡➏➢➑➤❽➥çæ❥➮ ▲ ã❜é➃×➓➤❜➩
➵✮➜❽➥❅➥P➤❫➛▼➜❵➺➇➳❶➤✎➧⑧➞✤➳❶➤❜➺❸➝❜➞❬➨ ▲❃ê ➢➑➥➒➜❵➺➑➺➑➫✛➛✱➞✦î➒➥⑧➨❅➜❽➳❑➜❳➥P➤❜➥❜➡✷➩➏➢➑➝❯➢➑➜❽➺✭➳➏➤❽➺➑➠●➡➏➢➑➤❽➥✟×➓➤❜➩
➡➏➻➒➞❁P ✿❃❚ æ❥➮ ▲ ❮ é✱➜❵➥⑧➨✎T➡✷(t)
➻P➞✘➬❁❐✱➳✦æ⑨➮ ▲ ➮❜é❞➸❃æ❥➮ ▲ ➴❜é✱➛■➢❸➡➏➻ ǫ = 0


p
p
p
An cos( λn t) + Bn sin( λn t) sin( λn x),

un (x, t) =

➛■➻P➞❬➩➏➞ ➳✷➜❫➡✷➢➑➳❶î➒➞✧➳✳æ❥➮ ▲ ❮ ã❜é✢➦✾➜❵➥➒➨✩➛■➻P➞✮➩✷➞ ➜❵➥➒➨
➜❵➩✷➞✝➜❵➩✷➧P➢❸➡➏➩✼➜❵➩✷➫✹➵✮➤❽➥➒➳❶➡✷➜❽➥❜➡✼➳ ▲❚❙ ➳➏➢➑➥P➲✎➡✷➻P➞➌➳❶➠P➯✒➞✮➩➏➸
➯✒➤❜➳➏➢í➡✷➢❸➤❜λ➥✛n➯P➩✷➢➑➥➒➵✢➢➑➯P➺➑➞✘➛❱➞✌î➒➥➒➨õ➜❜➳➃➲❽➞✮➥➒➞✮➩✼➜❵➺✾➳❶A➤❜➺❸n➠P➡➏➢➑➤❽➥✹➤❵B×✭n➡✷➻P➞❁P ✿❑❚ ➜❵➥➒➨õ➬❁❐✱➳
æ⑨➮ ▲ ➮❽➱❜é


∞ 
X
p
p
p
An cos( λn t) + Bn sin( λn t) sin( λn x).
u(x, t) =

➏➳ ➢➑➥P➲â➡➏➻P➞✟➢➑➥P➢❸➡➏➢➇➜❵➺■➝❫➜❵➺➑➠P➞❬➳✟æ❥➮ ▲ ✃➁é✝➸✎æ⑨➮ ▲ ➷❜é➌➜❵➥➒➨➽➡➏➻➒➞✹➢➑➥P➥P➞❬➩❳➯P➩✷➤●➨●➠➒➵②➡❅æ❥➮ ▲ ❮ ✾❵é✝➛✱➞õ➵❬➜❵➥➔➨●➞✢➡✷➞✮➩✷➭➌➢❸➥P➞õ➡✷➻P➞
➵✢➤❯➞✮ö✂➵✮➢❸➞❬➥➁➡✷➳ A ➜❵➥⑧➨ B ➢➑➥✹➡➏➻P➞✘➲❜➞✮➥P➞❬➩✷➜❽➺✾➳❶➤❜➺❸➠●➡✷➢❸➤❜➥✵➦●➫❯➢❸➞❬➺➑➨P➢❸➥P➲
n=1



n

n

æ⑨➮ ▲ ➮ ❮ é

An =

➜❵➥⑧➨
æ⑨➮ ▲ ➮❜➮❽é


[1 + mδ(x − 1)]φ(x) sin( λn x)dx
,
R1

[1 + mδ(x − 1)] sin2 ( λn x)dx
0

R1
0

1
Bn = √
λn


[1 + mδ(x − 1)]ψ(x) sin( λn x)dx
.
R1

2
0 [1 + mδ(x − 1)] sin ( λn x)dx

R1
0

➴ ▲❚❀❁❂✭òåòPÏ✭òPÑ✒ñ✧è
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❇ ➥ ➡➏➻P➢➇➳✎➳➏➞❬➵✢➡➏➢➑➤❽➥➔➛✱➞✟➛■➢❸➺➑➺❑➨●➞✮➡➏➞❬➩➏➭➌➢➑➥P➞✟➡➏➻➒➞✟➞✮➥P➞❬➩➏➲❜➫➽➤❵×✌➡➏➻➒➞✩➳❊➡✷➩➏➢➑➥P➲ç➜❽➥➒➨ ➛❱➞❅➛■➢➑➺➑➺❃➳❶➻➒➤❫➛á➡✷➻➒➜❫➡❳➡✷➻P➞
➳➏➤❽➺➑➠●➡➏➢➑➤❽➥ u(x, t) ➤❽×✌➯P➩✷➤❽➧➒➺❸➞❬➭ æ ❮ ▲ ❮ é✦➸✎æ ❮ ▲ ➷❽é✳➢➇➳➌➧⑧➤❜➠P➥➒➨●➞✧➨ ➢❸×❃➡✷➻P➞✟➢➑➥P➢í➡✷➢➑➜❽➺❁➞✮➥➒➞✮➩✷➲❽➫ä➢➇➳➌➧⑧➤❜➠P➥➒➨●➞✧➨ ▲ ➬❱➫
➭✝➠➒➺í➡✷➢❸➯P➺➑➫❯➢❸➥➒➲õ➡➏➻P➞▲P ✿❑❚ æ ❮ ▲ ❮ é❑➛■➢í➡✷➻ u (x, t) ➜❵➥⑧➨✩➧❯➫✩➢➑➥➁➡➏➞❬➲❽➩✼➜❫➡➏➢➑➥P➲✛➡➏➻P➞❳➳➏➤❵➸➆➤❽➧P➡✷➜❵➢➑➥P➞✧➨✩➞✧➟❜➠⑧➜❫➡➏➢➑➤❽➥â➛■➢❸➡➏➻
➩✷➞❬➳➏➯⑧➞✧➵②➡➃➡➏➤ x ×➓➩✷➤❽➭ 0 ➡➏➤ 1 ➛✱➞✥➤❽➧●➡✼➜❵➢➑➥ t

∂t

Z 1
0


1
1 2
ut (x, t) + u2x (x, t) dx
2
2

=

1

ut (x, t)ux (x, t)

x=0

=
=

−mut (1, t)utt (1, t) − γut (1, t)u(1, t) − ǫu2t (1, t)


1
∂ 1
mu2t (1, t) + γu2 (1, t) − ǫu2t (1, t).

∂t 2
2

➬✱➫✎➢➑➥➁➡➏➞✮➲❜➩✷➜❵➡➏➢➑➥P➲✳➡➏➻P➢➇➳❁➞✧➟❜➠⑧➜❫➡➏➢➑➤❽➥✹➛■➢❸➡➏➻✟➩✷➞❬➳➏➯⑧➞✧➵②➡■➡➏➤ t ×➓➩✷➤❽➭
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E(t)

0

➡✷➤ t ➛✱➞✘➤❽➧●➡✼➜❵➢➑➥✎➡✷➻P➞✦➞❬➥P➞✮➩✷➲❽➫

E(t)

➤❵×✺➡➏➻➒➞

Z 1


1 2
1 2
1
1
=
ut (x, t) + ux (x, t) dx + mu2t (1, t) + γu2 (1, t)
2
2
2
2
0
Z t
= E(0) − ǫ
u2s (1, s)ds ≤ E(0).

æ⑨➴ ▲ ❮ é
❇ ➡✦➳❶➻➒➤❽➠P➺➇➨❅➧✒➞➌➤❽➧➒➳➏➞✮➩✷➝❽➞✧➨✟➡➏➻⑧➜❫➡✌➡➏➻P➞✂➞❬0➥P➞✮➩✷➲❽➫✟➵✢➤❜➥➒➳➏➢➑➳❶➡✷➳✌➤❵×❱➡➏➻P➞➌Ü❯➢➑➥P➞✢➡✷➢➑➵➌➜❵➥⑧➨✟➡➏➻➒➞✤➯✒➤❵➡✷➞✮➥➁➡➏➢➇➜❵➺❤➞❬➥P➞✮➩✷➲❽➢➑➞❬➳❑➤❵×
➡➏➻➒➞✦➳❊➡✷➩➏➢➑➥P➲✂➜❵➥➒➨✎➡➏➻➒➞✘➭➌➜❜➳➏➳ ▲ ➬✱➫❳➠➒➳➏➢❸➥P➲➌➡✷➻P➞✳❐✱➜❵➠⑧➵✼➻➁➫➁➸ ❙ ➵✼➻❯➛✱➜❽➩❶❨➡ ✼❁➢➑➥P➞❬➟➁➠➒➜❽➺❸➢❸➡❊➫❳➢❸➡❁➥P➤❫➛è×➓➤❜➺❸➺➑➤❫➛❁➳❱➡➏➻➒➜❵➡
æ⑥➴ ▲ ➮❽é
❀ ➥⑧➨✹➳➏➤➒➦

|u(x, t)|

=

Z




x

sZ

us (s, t)ds ≤

1

u2s (s, t)ds ≤

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u(x, t)
0

0

p
p
2E(t) ≤ 2E(0).

✃ ▲❁❩ ò❋❉❏❉✦❑❁❅➒Ò❬❲✮ò➒Ó✭Ï✵ò❭❲☎❲✂Ò✯❱õÐ✙❂✭ò✗P❅ Ñ✻Ò✯❈◆❉➁ò❋❄❪❖✂Ö➇Ð✰❂❇❈✒Ò➈Ô✵Ï✵Ó✙❃➈Ñ✵❯ Ó✙❃✯❄❫❅PÖ❢Ï✭ñ
❇ ➥✟➡✷➻P➢➑➳✌➳➏➞❬➵②➡✷➢❸➤❜➥✟➛❱➞✳➛■➢❸➺➑➺◗➳❶➻P➤❫➛➋➡✷➻➒➜❫➡❑➡➏➻P➞✤➢❸➥➒➢í➡✷➢➑➜❽➺✭➸✱➧⑧➤❜➠P➥➒➨P➜❽➩➏➫✹➝❫➜❵➺➑➠P➞✝➯P➩✷➤❽➧➒➺❸➞❬➭ æ ❮ ▲ ❮ é✱➸✘æ ❮ ▲ ➷❜é■➛■➢❸➡➏➻
➢➇➳■➛❱➞❬➺❸➺❸➸➆➯⑧➤➁➳❶➞✧➨✎×➓➤❜➩❃➜❵➺➑➺ t > 0. ◆ ➤❳➳➏➻P➤❫➛ ➡✷➻P➞✦➛✱➞✮➺➑➺✾➸r➯✒➤❜➳➏➞❬➨●➥➒➞❬➳✷➳■➛❱➞✘➛■➢➑➺➑➺✭➠➒➳➏➞✦➜✂➳❶➞❬➭➌➢❸➲❜➩➏➤❜➠P➯
0➜❵➯➒ 0,
dt
æ➓✃ ▲ ➮❜é
y(0) = y .
ê ➤❜➩➏➭✂➜❽➺❸➺➑➫❽➦ y(•) = T (•)yo ➳➏➤❽➺➑➝❽➞✧➳❁➡✷➻P➞✳➢➑➥P➢❸➡➏➢➇➜❵➺◗➝❫➜❵➺➑➠Po➞✤➯P➩➏➤❜➧P➺➑➞✮➭ï➛■➻P➞✮➩✷➞ A ➢➇➳❁➡✷➻P➞➌➲❽➞❬➥P➞✮➩✼➜❫➡✷➤❽➩❁➤❽× T (t) ▲
◆ ➻❯➠➒➳❬➦❜×➓➩✷➤❽➭➼➡✷➻P➞❑➯✒➤❽➢➑➥➁➡✱➤❽×✭➝❯➢❸➞❬➛❈➤❵×➈➳➏➤❽➺➑➝❯➢❸➥➒➲✦➢❸➥➒➢í➡✷➢➑➜❽➺✒➝❫➜❽➺❸➠P➞✌➯P➩✷➤❽➧P➺➑➞✮➭✂➳❱➤❽➩➃➜❵➧➒➳❶➡➏➩✼➜❽➵✢➡➃❐✱➜❵➠⑧➵✼➻➁➫➌➯P➩✷➤❽➧➒➺❸➞❬➭➌➳❬➦
➢❸➡❁➢➑➳➃➥➒➜❵➡➏➠P➩✼➜❵➺✻➡✷➤❳➜❽➳➏Ü✻➦➁➛■➻➒➢➑➵✼➻õ➤❽➯✒➞✮➩✼➜❫➡✷➤❽➩ A ➲❽➞❬➥P➞✮➩✼➜❫➡✷➞❬➳➃➜ C ➳❶➞❬➭✤➢➑➲❽➩✷➤❽➠➒➯ T (t) ▲
◆ ➤❅➯P➩✷➤❫➝❽➞✂➡✷➻P➞✛➛✱➞✮➺➑➺❱➸✌➯✒➤❜➳➏➞❬➨●➥➒➞❬➳✷➳✦➤❵×■➡✷➻P➞✹➢❸➥P➢❸➡➏➢➇➜❵➺❱➸✥➧⑧➤❜o➠P➥➒➨P➜❽➩➏➫Þ➝❫➜❵➺➑➠P➞✎➯➒➩➏➤❜➧P➺❸➞❬➭✽æ ❮ ▲ ❮ é✥➸➌æ ❮ ▲ ➷❽é✘➛✱➞
➢➑➥❜➡✷➩➏➤●➨●➠⑧➵✢➞✌➡➏➻P➞✥×➓➤❜➺❸➺➑➤❫➛■➢➑➥P➲✤➜❽➠●Ø●➢❸➺➑➢➇➜❵➩✷➫➌×➓➠P➥➒➵②➡✷➢❸➤❜➥➒➳❁➨●➞✮î➒➥P➞✧➨✹➜❜➳✱×➓➤❽➺➑➺❸➤❫➛❁❛➳ ❵
æ⑥✃ ▲ ➴❜é
a(t) = u(•, t),
æ➓✃ ▲ ✃❯é
b(t) = ut (•, t),
æ➓✃ ▲ ➷❜é
η(t) = mu (1, t).
ê ➤❜➩✂➳❶➢➑➭➌➯P➺❸➢➇➵✢➢❸➡❊➫❽➦✱➛✱➞✹➨●➞❬➥P➤❵➡✷➞ a, b, η ×➓➤❽➩ a(t), b(t),t η(t) ➦✱➩➏➞✧➳❶➯✒➞❬➵✢➡➏➢➑➝❽➞❬➺❸➫ ▲ ✿ ➢íÛ✻➞✮➩✷➞✮➥➁➡✷➢➑➜❵➡➏➢➑➥P➲â➡➏➻P➞✧➳❶➞
×➓➠P➥➒➵✢➡➏➢➑➤❽➥➒➳❁➛■➢í➡✷➻✹➩✷➞❬➳➏➯✒➞❬➵②➡➃➡✷➤ t ➛✱➞✌➤❜➧●➡✷➜❽➢❸➥
æ➓✃ ▲ ë➁é







b

at

axx
 bt  =  

ηt
− γa(1) + ax (1) +

❏ ➞✮Ø❯➡❬➦P➛✱➞✘➜❵➺➇➳❶➤➌➨●➞✢î⑧➥P➞✦➳❶➤❜➭➌➞❑×➓➠➒➥➒➵②➡✷➢❸➤❜➥õ➳➏➯➒➜❜➵✢➞❬➳❬➦●➢ ▲ ➞❜❵
æ⑥✃ ▲ ✾❵é

ǫ





 .


V := {a ∈ H 1 [0, 1], a(0) = 0},

æ➓✃ ▲ ß❜é
❏ ➤❫➛ ➛❱➞✥➞✧➟❜➠➒➢❸➯✹➡➏➻➒➞✦➳❶➯➒➜❜➵✢➞
æ➓✃ ▲ ã❜é
➨●➞✮î➒➥P➞❬➨✹➧❯➫

H := {y(t) = (a, b, η) ∈ V × L2 [0, 1] × ℜ}.

H

➛■➢í➡✷➻✛➡✷➻P➞✘➢➑➥P➥P➞✮➩■➯➒➩➏➤●➨●➠➒➵✢➡

h· , ·i : H × H → ℜ

Z 1
➓æ ✃ ▲ ❮ ➱❜é
1
hy , ỹi :=
(ax ãx + bb̃)dx + γa(1)ã(1) + η η̃,
m
0
➛■➻P➞❬➩➏➞ y = (a, b, η) ➜❽➥➒➨ ỹ = (ã, b̃, η̃)
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▲❞◆ ➻P➞✥➞❬➥P➞✮➩✷➲❽➫✎➳➏➯➒➜❜➵✢➞ H ➡✷➤❽➲❜➞✢➡➏➻➒➞✮➩■➛■➢❸➡➏➻✹➡➏➻P➞✘➢➑➥P➥P➞❬➩■➯P➩✷➤❯➨P➠➒➵②➡ h· , ·i ➢➑➳■➜ ❘ ➢➑➺➑➧⑧➞❬➩❶➡❃➳➏➯➒➜❽➵✮➞ ▲
H ❏ ➞✮Ø❯➡❬➦●➛✱➞✦➨●➞✢î➒➥➒➞❑➡✷➻P➞✘
➠P➥❯➧✒➤❽➠P➥➒➨P➞❬➨✹➤❽➯✒➞✮➩✼➜❫➡✷➤❽➩ A : D(A) ⊂ H → H ➧❯➫


æ➓✃ ▲ ❮❽❮ é


Ay(t) := 


b

axx

− γa(1) + ax (1) +

ǫ





  , y ∈ D(A),


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æ➓✃ ▲ ❮ ➮❽é
D(A) := y(t) = (a, b, η) ∈ (H 2 [0, 1] ∩ V) × V × ℜ; η = mb(1) .
❙ ➳➏➢➑➥P➲✟æ➓✃ ▲ ❮❽❮ é❱➢í➡■➡✷➻P➞✮➥✹×➓➤❽➺➑➺➑➤❫➛❁➳✱➡➏➻➒➜❵➡✘æ⑥✃ ▲ ë❜é➃➵❬➜❵➥✹➧⑧➞✘➩✷➞✮➛■➩✷➢í➡➏➡➏➞❬➥✛➢➑➥✹➡➏➻P➞✥×➓➤❜➩➏➭
æ➓✃ ▲ ❮ ➴➁é
ẏ = Ay,
æ➓✃ ▲ ❮ ✃❯é
y(0) = Φ,
➛■➻P➞❬➩➏➞

➜❽➥➒➨
ẏ = dy(t) ,
dt




φ
Φ :=  ψ  .
η(0)

☞✍✌✏✎✒✑✔✓✖✕✗✓✙✘✡✚✔✛☎✜✣✢✍✘✡✤✦✥✧✓✙✢✩★✫✪✭✬✯✮✡✘✰✎✯✪✭☞✡✌✔✱✲☞✍✳✴✘✩✱✵✎✒✮✫✪✶✌✸✷

✄❡❞✺→❯↕➒❭❫❣→ ❢✐❤➈❦❛ ❥✒♠
❛ ❧✯♥❋♦q♣sr✵t✈✉✵♣
✉➄➃❡➅❷✉✵②❭t✭♣sr➆➅qt✶➀❦✉✵②❋❼

T (t)

A : D(A) ⊂ H → H ✇
❼✭♥❭r➆➅❷♦
H⑨
❸✵④

✉❺②✿t➈➇❋♦➁♦q②❊♦q♣

♦✶①✡②✙♦

✇✴③q④⑥⑤⑧⑦◆⑨⑧⑩❜⑩❷❶❹❸

♦q②❊♦q♣sr❺t❻♦✁❼❽r



Co

❼❾♦q❿➁➀ s♣ ✉✵➂☎♥


❀ ➵✮➵✮➤❽➩✼➨●➢➑➥P➲✌➡➏➤✥➡➏➻➒➞❁❒✵➠P➭➌➞✮➩➏✈➸ P❞➻P➢➑➺❸➺➑➢❸➯⑧➳ ◆ ➻P➞✮➤❜➩➏➞❬➭ìæ⑨➳❶➞❬➞✘Ý ➮❫à❥➦❜➯ ▲ ➮❽ë❜é✢➦❽➢❸➡❞➢➑➳❞➳➏➠●ö❳➵✢➢➑➞✮➥➁➡❞➡✷➤✦➳❶➻➒➤❫➛ç➡➏➻⑧➜❫➡









➸➆➨●➢➇➳✷➳❶➢➑➯➒➜❫➡✷➢❸➝❜➞❤➤❽➯✒➞✮➩✼➜❫➡✷➤❽➩ ▲✭ê ➢❸➩✼➳❊➡✧➦✧➡✷➜❵Ü❜➞r➜❵➥❯➫ y = (a, b, η) ∈ D(A) ➜❵➥⑧➨✥➡➏➻P➞❬➥✝➜❁➳❶➡➏➩✼➜❵➢➑➲❽➻➁➡❶×➓➤❜➩➏➛➃➜❵➩✼➨
A
➵✢➤❜➭➌➯P➠●➡✷➜❵➡➏➢➑➤❽➥✹➲❽➢➑➝❽➞✧➳
➉ ♣s✉☎✉➄➃

1

1 h
ǫ i
η γa(1) + ax (1) + η
m
m
0
ǫ
= ax b|10 + γa(1)η − γa(1)η − ax (1)η − 2 η 2
m
ǫ 2
= − 2 η ≤ 0.
m

hAy, yi =

æ➓✃ ▲ ❮ ➷❽é

Z

(ax bx + axx b)dx + γa(1)η −

ê ✷➩ ➤❽➭ æ⑥✃ ▲ ❮ ➷❜é❁➢❸➡✥×➓➤❽➺➑➺❸➤❫➛❁➳❑➡➏➻⑧➜❫➡✌➡➏➻P➞➌➤❽➯✒➞✮➩✼➜❫➡✷➤❽➩ A ➢➑➳✘➨●➢➇➳✷➳❶➢➑➯➒➜❫➡✷➢❸➝❜➞ ▲✝◆ ➻➒➞✮➥â➛❱➞✤➻➒➜③➝❽➞✝➡➏➤õ➯P➩✷➤❫➝❽➞✝➡➏➻➒➜❵➡✌➡✷➻P➞
➳➏➫❯➳❶➡➏➞❬➭
æ➓✃ ▲ ❮ ë❜é
(I − A)y = yo
➢➇➳➃➠P➥P➢➇➟❜➠➒➞✮➺➑➫✛➳➏➤❽➺➑➝③➜❽➧P➺➑➞❑×➓➤❜➩❁➜❵➥❯➫❳➲❜➢❸➝❜➞✮➥ y = (a , b , η ) ∈ H ▲❤❚ ➟❜➠⑧➜❫➡➏➢➑➤❽➥Þæ➓✃ ▲ ❮ ë❜é❱➢➇➳■➞❬➟➁➠P➢➑➝❫➜❵➺➑➞✮➥➁➡■➛■➢í➡✷➻
o
o o o
æ➓✃ ▲ ❮ ✾❵é
a − b = ao ,
æ➓✃ ▲ ❮ ß❜é
b − axx = bo ,
æ➓✃ ▲ ❮ ã❜é
ǫ
η + γa(1) + ax (1) + η = ηo .
m
❚ ➺➑➢❸➭➌➢➑➥➒➜❫➡✷➢❸➥➒➲ b ×➓➩✷➤❽➭✬æ⑥✃ ▲ ❮ ✾❽é❱➜❽➥➒➨Þæ➓✃ ▲ ❮ ß❜é❱➜❵➥➒➨✹➠➒➳➏➢❸➥➒➲õæ⑥✃ ▲ ➷❽é❱➛✱➞✌➤❜➧●➡✷➜❽➢❸➥✹➡✷➻P➞✘➞❬➟➁➠➒➜❵➡➏➢➑➤❽➥
æ➓✃ ▲ ➮❽➱❜é
a − axx = ao + bo ∈ L2 (0, 1),
æ➓✃ ▲ ➮ ❮ é
a(0) = 0,
æ➓✃ ▲ ➮❜➮❽é
(m + ǫ + γ)a(1) + ax (1) = ηo + (ǫ + m)ao (1).
❚ ➟➁➠➒➜❵➡➏➢➑➤❽➥➒➳✥æ➓✃ ▲ ➮❽➱❜é❤➸■æ⑥✃ ▲ ➮❽➮❜é❤➻➒➜③➝❜➞❑➜✦➠➒➥P➢➑➟➁➠P➞✘➳➏➤❽➺➑➠●➡➏➢➑➤❽➥ a ∈ H 2(0, 1) ∩ V ▲❤ê ➩➏➤❜➭ æ➓✃ ▲ ❮ ã➁é◗➡✷➻P➞✌×➓➠P➥➒➵②➡✷➢❸➤❜➥
➵✮➜❽➥❅➧✒➞✝×➓➤❜➠P➥➒➨ ▲ ➬✱➫✹➡➏➻P➢➇➳✥➵✢➤❜➥➒➳❊➡✷➩➏➠⑧➵②➡➏➢➑➤❽➥✩➛❱➞✝×➓➤❽➠P➥➒➨❅➡➏➻➒➜❵➡ = (a, b, η) ∈ D(A). ❙ ➤➒➦✒➡➏➻➒➞✳➯P➩✷➤❯➤❵×❞➤❽×
η➡➏➻➒➞✥➡➏➻P➞❬➤❽➩✷➞✮➭ ➥P➤❫➛ ×➓➤❽➺➑➺❸➤❫➛❁➳➃➨●➢➑➩✷➞❬➵②➡✷➺❸➫✎×➓➩➏➤❜➭✪➡➏➻➒➞✦❒✵➠P➭➌➞✮➩➏➸✈P❞➻P➢➑y➺❸➺➑➢❸➯⑧
➳ ◆ ➻P➞✮➤❜➩➏➞❬➭ ▲
❇ × A ➢➇➳■➜✤➺❸➢➑➥P➞❬➜❽➩➃➤❽➯✒➞✮➩✼➜❫➡➏➤❜➩❱➤❜➥ H ➲❽➞❬➥P➞✮➩✼➜❫➡✷➢❸➥P➲✝➡➏➻P➞ Co ➳➏➞✮➭➌➢❸➲❜➩➏➤❜➠P➯ T (t) ➜❽➥➒➨✛➢í×➈➡➏➻P➞✌×➓➠P➥➒➵✢➡➏➢➑➤❽➥ yo ➢➇➳➃➢❸➥
➡➏➻P➞❬➥õ➛❱➞✦➵❬➜❵➥õ➳❶➻P➤❫➛ ➡➏➻➒➜❵➡ ◆ (t)y ➢➑➳❁➢❸➥ D(A) ▲r❄ ➤❜➩➏➞❬➤❫➝❽➞❬➩❬➦➁➛❱➞✥➻➒➜③➝❜➞✌➡➏➻P➞✥×➓➤❜➺❸➺➑➤❫➛■➢❸➥➒➲✳➺➑➞✮➭➌➭✂➜ ▲
D(A)
o
✏r→❣❢➊❢➽❪✾➌❛ ➋✯♦❾t A ③ ♦✲t⑧➇❭♦✲➀⑧②❛①✡②◆➀⑧t✈♦❾❼✁➀⑧❿❹r✵➍ ❸ ♦❾②✙♦❾♣❨r❺t❻✉❺♣✲✉➎➃❁t⑧➇❭♦ C ❼q♦❾❿➁➀ ❸ ♣s✉❺➂☎♥ T (t). ➏ ➇❋♦q②❹➃❾✉❺♣➁r✵② ④ f ∈
D(A) ➐

♦❚➇❋r✵➑➒♦

T (t)f ∈ D(A)

æ⑥✃ ▲ ➮❵➴➁é
➀➔❼


➀ →❫♦q♣s♦q②❭t✭➀❦r


➍➣♦

⑨↕↔

②✲➃❾r❜➅❾t✶➙

æ➓✃ ▲ ➮❵✃➁é
➉ ♣s✉☎✉➄➃


❙ ➞❬➞

➯➒➜❵➲❜➞✌➴❜ã❽ß ▲
➛✱➞✦➨●➞✮î➒➥P➞
∈ D(A)
[3]

r✵②



t⑧➇❭♦✫➃❷➂➓②✙➅❾t✭➀❦✉❺②

o

[0, ∞) ∋ t 7→ T (t)f ∈ H

d
T (t)f = AT (t)f = T (t)Af.
dt

ê ❜➤ ➩ yo
æ➓✃ ▲ ➮❜➷❽é
(a, b, η) = y(t) := T (t)yo .
❀ ➯➒➯P➺❸➫❯➢➑➥P➲➌➡➏➻➒➞✘➺❸➞❬➭✤➭✂➜✤➛✱➞❑î⑧➥➒➨✛➡➏➻➒➜❵➡


æ➓✃ ▲ ➮❽