• Nie Znaleziono Wyników

"Analiza rozwiązań równania Chapmana-Kołmogorowa dla wybranych procesów stochastycznych o skończonym czasie korelacji"

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share ""Analiza rozwiązań równania Chapmana-Kołmogorowa dla wybranych procesów stochastycznych o skończonym czasie korelacji""

Copied!
89
0
0

Pełen tekst

(1)INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk Zakład I Pracownia Dynamiki Nieliniowej. Analiza rozwiązań równania Chapmana-Kołmogorowa dla wybranych procesów stochastycznych o skończonym czasie korelacji. Agnieszka Kamińska. Praca doktorska wykonana pod kierunkiem doc. dr hab. Tomasza Srokowskiego Kraków 2005.

(2)   . .  

(3) . . .  

(4)               . . .  

(5) 

(6)  .                           . . .  

(7)                       . . .  

(8)    !!"# $%        . . . &       !' 

(9)      . (. (.  )  $ '*% Q(x)  ν(x)                   . . . +

(10)   

(11) '                          . (.     .       . . (. ,- !                . .. (. &                              . . (. , $  / $) %/                       . . ((. +

(12) 

(13) '  ,                        . 0.    . . .  ,  

(14) )                       . (. . +

(15)   

(16) '                          . ((. . 1    ! '    2 3. (..    .        . !"  . . 4.  ! 5$      +

(17)

(18)  ' 

(19)           . 4. 4. &   +

(20)

(21)  ' 

(22) 

(23)   $  6      . 4. 4. $

(24)  ! 

(25)     ! 5$  $$ ,     . 40. 4(. , $  ! ! 5$  '                . ..  

(26)  . #. .

(27)

(28)   7   $  $ 

(29) $ $   $

(30) ' ! '$   $

(31)  !  " 

(32) '  8

(33) /  '

(34) % 9 $$'%: $   $/

(35)  ;  

(36)  $ /    2 3 $  ): * $  5

(37)   

(38) '      $  

(39) #$

(40) 

(41)  $ 

(42) ' : $      $ !'/ ) '

(43) %6  "  ! <. = 1 *    $ / !  

(44)  !: !'

(45)  

(46) 

(47)  $  '

(48)    !* )

(49) $ ! $  '

(50)   

(51) 

(52)  : $ ' $ 

(53) '   $  !

(54)   9 $$  % $ 

(55) '   $ $  %6 

(56) #$/:  ' $  

(57)  !   "   $')!6 >.  $$'   . !' 

(58)  ! :

(59)    )/ $ $/ 8

(60)   

(61) 

(62)  :

(63)    /  5

(64) 

(65) '      $ ?

(66)  !

(67)  / $)  

(68)  $ : - !     < : : .=: $'  $   !!   < @=: $ 

(69)  7 

(70) <=: $ 

(71) 

(72)  $  <(= ? $')! !$   

(73) '  * " 6  '$   $$ $    5

(74)   

(75)  ! '

(76)  !

(77)   $  ! $ $     $ A!    $ ! $      "! : $    $$ 

(78) ' / )    $/:    $')!  $   $ '*%:

(79)   *  $ /  B 1

(80) ' $

(81)  ! )

(82) *: *     $  !   

(83)  $

(84)  ! ) %.  $   '%6   

(85)   

(86) 

(87) $   '.  !$  $  ! ) ! 

(88)  ! :

(89)  * !$'6  $ '*   $: 

(90) 

(91)    

(92) 

(93)   ' : $ ' 

(94)  '   9 

(95)  !  

(96) '   !$ ) )    9 ! $

(97)  ! ) %     $   " 6 $

(98)  ! ,  : ' ! '/  '$ '/ 5

(99) / &$

(100)  !   

(101)   )/ ' $ 

(102)  $ $ : -   ! 5$  

(103)  $/  ) ! !    "!  <: 0=: $ 

(104) 

(105)  $  <(:  : .: :  =: 

(106)    $  <0.=.   $   '%: "  $   

(107)  $  !  $  $)% *   $ !'/      $ 7 !   .  )!$    %/   )   

(108) '   .

(109)   ! /    

(110)  $

(111)  ! ) % >!

(112)

(113) $%6  $')!       $  

(114) #$ $ 

(115) '     

(116) % $

(117)  ! 

(118) $ " ! 

(119) *    : *  ! "  $ 9 %   ! /  

(120) 

(121)  :     

(122)     ' $   

(123)  

(124)   " ! 

(125)   %   7$$' *   

(126) 

(127)  :  

(128)  $/  ) $

(129) /

(130) ' / 5

(131)   

(132) ' :  

(133)   * 

(134) *  ! 6 ! '

(135) $  $

(136)  ! ) % : $ '* ! $ : $ /$          !'    "  ! /! $   '  $:  $    ! $  /$ $ /$ #       

(137) $ ) !

(138) $" $$  $$  $)  $ $  1   )   

(139) 

(140)  : ")!/ ' 

(141)   9 $!$ '. $   !  5 '$ ! $/  

(142) 

(143) .  9 $!$ '  $ $   : $ '* ! $ : $ /$           !  $    $  $ /$ # !'  )  $ '*% '

(144) % /   9 $!$ ' ( !

(145)   ' 

(146)   $  '$  $ /$           !'    $     ! !'  /! $!$  '     ;' $   9 $!$ '  $! 

(147)  

(148) )  ': 

(149) %'  

(150) ) C  ) 

(151) $  

(152) * $   6   ! !'  $ ' 

(153) ' :  1/f : '     2 3  9 $!$ ' 4 

(154)       +

(155)

(156)  ' 

(157) !' ,: 

(158)   $/  6            

(159) 

(160)   ; !  * $ /$

(161) $   ! 5$- $:  '   $  " 9   $!$ ' !    *$ 

(162)   $     . (.

(163)

(164)   9 $!$ '  $!          $ !     %    $   

(165) 

(166)  .   

(167)              $:

(168)   $  ) $   : /  . 

(169)   9 %6 $ $ : *  !!"#  $% $ 

(170)    %  X(t1 ) = x1 ! X(t2 ) = x2 :

(171)  $ $  - p(x2 , t2 |x1 , t1 ):   

(172)   

(173) %'    $ %6  %  /$  '. t1 :   '  $%$  >.   $ $ $  !$: *.  $  $$%6 $"  

(174)  $!$ ' $  (t , t ) *  6 

(175)   ') !  $!$   $  (t , t)  (t, t ): !

(176) /  

(177)    $ 

(178)  *'   %  x 

(179)   * $ /6  ' t <@4: . =. . . p(y, t |x , t ) =. . p(y, t |x, t)p(x, t|x , t )dx.. DE. &    *$  $          <(= C  $)%   /  / DE    *      

(180)  *$

(181)   <= A $       )/ " <(= &*$

(182)  p(y, t|x , t )  $  

(183) $      DE $ t = t + ∆t: $ 

(184) / ∂ 1   p(y, t|x , t ) = lim { p(y, t + ∆t|x, t)p(x, t|x , t )dx − p(y, t|x , t )}. D E ∆t→0 ∆t ∂t C  ) "$ ! '/  $/   !

(185) / 5

(186) ) f (y): *  $$ / "      D E   

(187)   y    ∂ 1   f (y) p(y, t|x , t )dy = lim { f (y)p(y, t + ∆t|x, t)p(x, t|x , t )dxdy+ ∆t→0 ∆t ∂t DE  − f (y)p(y, t|x , t )dy} $'  $ "$   

(188)    y  - |y − x| ≥   $ |y − x| <  ( > 0) ' |y − x| <  $   5

(189) ) f (y) $ F ' 

(190)  x !  $ .

(191) ! $)!-. f (y) = f (x) +. ∂f (x) ∂ 2 f (x) (x − y)2 + |x − y|2 R(x, y), (x − y) + ∂x ∂x2. D(E. !$ $ 2  G R(x, y) → 0 !' |x − y| → 0  *$ $ )    !        DE $ *  $ 

(192)  $!      )/ "-. 1) W (y|x, t) = lim ptr (y, t + ∆t|x, t)/∆t, ∆t→0  2) A(x, t) + O(ε) = lim (x − y) · ptr (y, t + ∆t, |x, t)dy, ∆t→0 |x−y|<ε  3) B(x, t) + O(ε) = lim (x − y)2 · ptr (y, t + ∆t, |x, t)dy, ∆t→0. DE. |x−y|<ε.  $ 

(193)  $/

(194)  - lim∆t→0 p(y, t + ∆t|x, t) = δ(x − y): $!$/ !    → 0:  $    ∂ ∂2 ∂   f (x) p(x, t|x , t )dx = f (x){− [A(x, t)p(x, t|x , t )]+ 2 [B(x, t)p(x, t|x , t )]+ ∂t ∂x ∂x D4E  + [W (x|y, t)p(y, t|x , t ) − W (y|x, t)p(x, t|x , t )]dy}dx. $  / $ : * 5

(195)  f (x)  ! ' : !  -. ∂ ∂ ∂2 p(x, t|x , t ) = − [A(x, t)p(x, t|x , t )] + 2 [B(x, t)p(x, t|x , t )]+ ∂t ∂x ∂x  + [W (x|y, t)p(y, t|x , t ) − W (y|x, t)p(x, t|x , t )]dy.. D.E. 7 / $ '*%6 )!$ $

(196)  ! ) %  !!"#  $% :  */ $-.  p(x, t) =. p(x, t|x , t )p(x , t )dx ,. DE. $ 

(197)          $

(198)  ! ) %  !! "# 5    *$

(199)   

(200)  -. ∂ ∂2 ∂ p(x, t) = − [A(x, t)p(x, t)] + 2 [B(x, t)p(x, t)]+ ∂t ∂x ∂x  + [W (x|y, t)p(y, t) − W (y|x, t)p(x, t)]dy. 4. D0E.

(201)     $: !" 

(202) $ ' :  

(203)  $  / $$   C  $  

(204)  

(205)    %6 %!     !    5

(206)      /- 5

(207) 

(208) '  : $!    )// %!/-. C(t1 , t2 ) = x(t1 )x(t2 ),. D@E. " /  $

(209)  !$ p(x, t1 ):  $ 5

(210) 

(211)   -. cov(t1 , t2 ) = C(t1 , t2 ) − x(t1 )x(t2 ).. DE. +

(212) 

(213) '  

(214) %'   $/ $ '*%6 )!$  %   !   '  $   >

(215) $  ! */ ') $      ' 

(216)  

(217)   !! :  $ $

(218) :

(219)    !!"#  $% $ '* !  ! * $  -. p(x, t|y, s) = P (x, τ |y), τ = t − s, 5

(220)   

(221) ' : $ $')!  $ '*%6 p(x, t0 + τ ) = P (x, τ |x )p(x , t0 )dx ,. D E. DE.  *    )/  $  C(t0 , τ ) = x(t0 )x(t0 + τ ) = x (t0 )x(t0 + τ )P (x, τ |x )p(x , t0 )dxdx . D(E >!!  

(222)       : *'   !'  $$ $  $

(223)  ! ) %  !!"# ps (x) A' !'     $  <4: .=:  ")!/ 

(224) $   

(225)  :   $*   %%'    D )*$     E  $  "    D $$     E. >

(226)    ".    

(227) %'  /  : !'

(228)   5

(229)   

(230) '  $ '* '

(231)  ! * $   %6 %!  '

(232) %/  /  %%'    $/  ! 6 $ 

(233)   $ '* !  ! * $  D$  '* ! $)6 $ E 9 

(234)  /!: *

(235) *!  %%'    . *  "     9 %  '  !     

(236)  . /   %%'     ..

(237) $)  $ 

(238) %'  !$ 

(239) '         ) ) $ 

(240) '  τcor <@.= >.  '

(241) %6 

(242) %' / !%6 $ :. /

(243)   %     $

(244) $/  B/

(245) ' ) <@= +

(246) 

(247) '  /  ! 6 $ $ 

(248) ' : $ C(t) ∼ δ(t): '" 

(249) #$ :

(250)  * " 6

(251) 

(252) : 

(253)  !' exp(−at) Da = 1/τ E: '" !: 

(254) !'

(255) '   ) - 1/tα (α > 0) F 

(256) %' !% $ 

(257) '  $ /$   $ )!

(258) %/ $$  ! $ 5

(259)   

(260) ' :

(261)  $  !

(262)  $ '*%  )   '$ * 

(263)  : $ '* !. a   '$    /   ' 

(264) ' :

(265) )  $ 

(266) '      $: 

(267) !' "  $: '

(268)   

(269) #$  !. .  

(270) 

(271)  . 7   $  

(272) 

(273)  : ")!/ $!  " ! #   :  $   *   $   /  <=: / )  /  %/   

(274) %'  !

(275)  $   $

(276)  ! /  

(277) )  

(278) $    . 10. x(t) 8. 6. τi 4. 2. 2. 4. 6. 8. 10. 12. t. & 

(279) - $

(280)  !  

(281)   

(282) 

(283)   .

(284) '    

(285) 

(286)    $  $$ !  $

(287)  !  %  Q  $ $

(288)  ! $  $

(289)   Φ &$

(290)  ! Φ 

(291) %' ! %6 !

(292)  $  : 

(293)    $   /  %6H $

(294)  !  * $ '*6 !

(295)  '  %  $

(296)      %6 

(297)  $  )  

(298)  $

(299)  !$ $  $

(300)   Φ:  * !    $

(301)  ! $   $ / $ '*%6

(302) '   ' $ :

(303)     ) 

(304) 

(305) <= 7

(306) 

(307)    

(308)   $)% !  / $$ !   $  '  !!"# $% :    *'  $  !

(309)    

(310)  

(311)  9'

(312) % $!  DE $   !!"#  $% !'  

(313) 

(314)   $/  6   )/ 

(315) - A(x, t) = B(x, t) = 0: W (y|x, t) = 0  A  

(316) 

(317) " $  $   )/ 

(318)  /%  $  

(319)  2!" <(= 1 lim p(x, t + ∆t|y, t)dx = 0. ∆t→0 ∆t |x−y|>. DE. '

(320) 

(321) %'  $ 

(322)  A, B  W :    D.E  !$ ) !    -. ∂ p(x, t|x , t ) = ∂t. . [W (x|y, t)p(y, t|x , t ) − W (y|x, t)p(x, t|x , t )]dy,. D4E.

(323)   $         D  !'  !!"# $ % E ? $')! / 

(324) $/

(325)  - p(x, t|x , t ) = δ(x − x ): $    D4E $ 

(326)  '/ 5)   $  '  !!"#  $% !'  

(327) 

(328)  :  */ $ p(x, t + ∆t|y, t) = δ(y − x)[1 − dx W (x |y, t)∆t] + W (x|y, t)∆t.. D.E. 9  *$  $$ * $  * 6: *  !!"#  $  

(329)  y $$ ! ' $  ∆t  

(330) #$/  %6: 

(331) %'/ $$ $  

(332)  / $ δ(y − x) '    

(333)   

(334) 

(335)   

(336)  ! ) $ !

(337)      %  

(338) %'  $!$   $    

(339) 

(340)   / */ ')  $ 

(341) $    

(342)  !    

(343)  $     1  / " !$ *!  

(344) 

(345)   

(346)     !$%    ! !'  '

(347) % 0.

(348) '   

(349)  $  $')!  !$  % $$'  " 

(350)  <(: 4= I  $

(351)  !  "/!$ $  !

(352)   */ 

(353)   !'  $/ $

(354)  ' / $!$ <(0: @4: 0=   $ !    % 7%!  " !$  

(355)   $   

(356) 

(357)      ! /     $ $ $  $ 

(358) $ $   '* 6    <: .= */  !  $ !  $  '  $)  *      !  $ :    $! $ 

(359)  

(360)  !  $  <@.=: '  $ 

(361)   $  <@: @: =  $ 

(362)  !' $

(363) '  <0: = 9 '     %! 

(364)  $/!

(365)   :

(366)   %

(367)  ' /  

(368)  : 

(369)     

(370) 

(371)  $      ! '

(372) <@: @: : (: = >  % !$ !' / "    $  !

(373)    ' !$  ! 5$ <4: @0: : @: 0: 4: .= '  *  $

(374)  !  

(375) 

(376)    

(377)  <4: = >   /  %/    !  5

(378) 

(379) '     ! ' 

(380) $  1  $')! $ !  $    

(381)  !' $ ' 

(382) '  < 4: :  : : 4=  

(383) 

(384)   . *        : ")!/ '.  

(385)  <(=. @.

(386)     9 $  $!$ ' $ *      $  

(387) 

(388)   $  

(389)   $!    $ '* ! $  $ /$           $ 

(390) $    !   $ /$ #    : !

(391)   $$ /  $ /$   7$$  $   '$  $  !

(392) '" $  $ '*% '

(393) % ν(x)  Q(x): $ /

(394)   !   :  $ $ $ $ /$     $.   

(395)  

(396)      $   

(397) 

(398)  :

(399)   % $  $ / $$ Q(x) J $

(400)  !  %  

(401) 

(402)  C   !

(403)  $     !% τ : 

(404)    $   /  %6: !  / $

(405)   !

(406)  !$  D 

(407) E $ '*  !

(408)  '  %  - Φ(τ, x) = ν(x) exp(−ν(x)τ ): !$ 5

(409)  ν(x): ")!/ $) %/ 

(410) 

(411) :  ! '/ 5

(412)  / 

(413)    

(414)  :  

(415) $  

(416)  $

(417)  ! $  $

(418)   : . *  %%'.       $  $   $$ ; !  +   <4= 

(419)  '  "K! :

(420)  * ) !  

(421)   /  %/ $) % ?' !

(422)  :  * !  $ 

(423) 7 

(424) <4= $")! "  :

(425)  5

(426)   

(427) '  ∼ 1/t 9 $ #  !  "K! <: :  : =:

(428) 

(429) '  / 

(430)  ': 

(431)   ! 5

(432) )

(433) '     ! ' $ '*% ! $   !     " $ ' / : $ ! ' $ * 5

(434) 

(435) '   $  '  ν(x): $ 

(436) 6 !  ! / $

(437)  !. Q F  % 

(438)   !  : *   $ !  $     :  

(439)  !'     $ '     2 3 < 4: :  : 4=: !' /! $!$  '     ;' $  < = ?*    * !  "'      $  < =  $ 

(440) '    <44= >

(441)  $$' $  !

(442) 

(443)   * 

(444)  6 "  $   

(445)  $  

(446)       $   %   $  

(447)     $) % ν → ∞  $ .

(448) $

(449)  !$  

(450) 

(451)  Q !   $

(452)  ! ,   A  '  $  $!  $$ !   !!"# $% <4= !'  $  '

(453) 

(454)  $!$  $  ∆t-. ptr (x, ∆t|, x , 0) = [1 − ν(x )∆t]δ(x − x) + ν(x )∆tQ(x),. DE. !$ Q(x)J $

(455)  ! ) %  

(456) 

(457) : ν(x)J $) %6 

(458) 

(459)   C !   *$ $: ptr dx $ $  !!"# : *  %6  ")!$ $  6  %6 )!$ x x + dx  $  ∆t: *'   %6  x !' $  0  $ $         DE   !!"#   $ % 

(460) 

(461)  $  (0, ∆t): !: ν(x )∆t: $ $  !!"#  

(462) 

(463) : 

(464)   $

(465)  !  Q(x)   !  '            :  $ '* ! $  $ /$          $  ! $  ! . . 

(466)     ! "#. 9 !$/ ! ! : !

(467)  

(468)  

(469)   !!"# $ % !' ! ' $  t 9  '  $ 6  !!"# $% !' $ 

(470)  *'  '% 

(471) 

(472)  :

(473)   *   /6 $ % $ x ! x C  $ * $  !

(474)

(475) ! 

(476) 

(477)    )   !!"#  P0 (x, t|x ) "'$  "$%! $  $  '   !!"# $% D∆t → 0E-. P0 (x, t + ∆t|x0 ) = P0 (x, t|x )[1 − ν(x )∆t],. D0E. 

(478) /!:  $ /$      *$

(479)  :  $  -. P0 (x, t|x ) = exp(−ν(x )t)δ(x − x ).. D @E. C  ) "'$ P1 (x, t|x ) J  !!"#  $% !  

(480) 

(481)  $ x ! x $  t 9  ' !$' $!$  [0, t]  n !$!$ 

(482) : * 0 = t0 < t1 < ... < tn = t n  !*/ '$"/ %6 ! $ $!$  - ∆ti = ti+1 − ti  1 * : * 

(483) 

(484)   )   ! $!$ ' 7 /!: " $ 

(485) 6 $

(486)   !!"# :  * 6 .

(487)  !!"#  $! $ : * 

(488) 

(489)   /   !$!$ ' $$  !!"# : * $   !$!$      /:   ) $ 6     $!$ '  !!"#  

(490) 

(491)  $!$ '  ! % ∆ti : $ ! : - ν(x )∆ti  7 /!  $   !!"#  $% $ x ! x !  

(492) 

(493) -. . exp(−ν(x )ti )∆ti ν(x ) exp(ν(x)(t − ti )).. D E. i. ;/  ) ∆ti → 0: * $6 )   

(494) )  */    !!"#  $$ $

(495)  !  

(496) 

(497)  Q(x)  $  . . . P1 (x, t|x ) = ν(x )Q(x). 0. t. exp(−ν(x )s) exp(−ν(x)(t − s))ds.. D. E. F $ $ * $! $: * $% $ x ! x   / k+1 

(498) 

(499)  $$ 

(500) x1 , ..., xk   !!"#  $% !'

(501) 

(502) %' 

(503)  

(504) 

(505)  !   $    )/ 5 

(506)   t  Pk+1 (x, x1 , . . . , xk , t|x ) = ν(xk )Q(x) Pk (x, x1 , . . . , xk−1 , s|x ) exp((s−t)ν(x))ds. 0. D E. 9  %6   !!"# :  

(507)    $ 

(508)  *'  

(509)   %! x1 , ..., xk : !     !!"#  $% k 

(510) 

(511)  $ x ! x. . Pk+1 (x, x1 , . . . , xk , t|x )dx1 ...dxk .. Pk+1 (x, t|x ) =. D (E. 7/  $ 

(512)  k  $  $   !!"#  $% !' ! ' $  t∞   P (x, t|x0 ) = exp(−tν(x ))δ(x−x )+P1 (x, t|x )+ Pk (x, x1 , . . . , xk−1 , t|x )dx1 ...dxk−1 . . . . k=2. D E.  !!"#  Pk !  

(513) /  $$ (25) 

(514) 

(515)    '  7 /!  5 2 ' G  *$  * -. k−1  ∞ δ(x − x )  ν(x ) Q(x) ν(x )Q(x )  Lt [P (x, t|x )] = , + dx s + ν(x ) s + ν(x ) s + ν(x) s + ν(x ) k=1 D 4E . .

(516) !$

(517) 

(518)   '  !  

(519) 

(520)    '$   

(521)  9

(522) /    *$ $ !  -. Lt [P (x, t|x )] =. ν(x ) Q(x) 1 δ(x − x )  + . D .E    s + ν(x ) s + ν(x ) s + ν(x) s Q(x )/[s + ν(x )]dx.  $       % 

(523)   &       D0E  $  '$/ $ ! !/ $

(524)  ! ) % p(x, t)  $ : !$  %6 p(x, t + ∆t)  $   

(525)  / '$   $  '  !!"# $% DE  $

(526)  ! ) % $/

(527)    $ 

(528)  *'  *  $/

(529)   x  ∂ p(x, t) = lim { ptr (x, ∆t|x , 0)p(x , t)dx − p(x, t)}/∆t. ∆t→0 ∂t. D E.  $

(530) $         !' 

(531)  $    6-. ∂ p(x, t) = −ν(x)p(x, t) + Q(x) ∂t. . ν(x )p(x , t)dx .. D 0E. &$ /$        D 0E:  $    $           ! $ : !   $-. P1 (x) =. Q(x)/ν(x) Q(x)ν(x) = , ν(x) Q(x )/ν(x )dx. !$ %! 

(532)     $

(533)  !$     1 . ν(x) = ν(x)P1 (x)dx =  Q(x)/ν(x)dx. D@E. DE. A  $ '*%6 $   $   $ 

(534)   '$   !' Q(x)  *$ $ /$   : ! $

(535)  ! P1 (x)   '$ ' $ !  

(536)  )/  $$ D@E     

(537) #$  9 

(538)   '$      ! Q(x)/ν(x)   

(539)  '  "$ $   

(540) %'%: 

(541)  !   '"

(542) '

(543)  x1 , ..., xn : !'

(544)  ν(xi ) = 0 '

(545) !"   ν(x)  Q(x) $ /$          !/* ! P1 : '$ !-. P2 (x) =. n . ai δ(x − xi )/. i=1. n  i=1. (. ai ,. D E.

(546) !$ ai  ! '  $" '$" $$   &$ /$  P2 (x)  $  "' : !* ! $ /$  P1 (x):

(547)  

(548) %'  

(549)   ' K" $ 

(550) 6 ': $ '* ! $  $ /$     D 0E: *  )  5 / 2 ' G  ;/  5 ) "      D 0E $ $')!  $/ $  /  $ $ $ /  5 ) p(x, t) $$ G(x, s):  $     )/ $ /$  $  5     -. G(x, s) =. Q(x)Cs p(x, 0) + , s + ν(x) s + ν(x). !$ p(x, 0)  

(551)  $/

(552)  : '

(553) %6 Cs =. DE. . ν(x)G(x, s)dx $ . '* !  ! $ s $$ !  $ '*% G(x, s) $ DE ! $  Cs  $    %6  '

(554) % F 5 2 ' G $

(555)  ! ) %: ")!/ $ /$     D 0E:   $   )//  6 Q(x) ν(x )p(x , 0)/[s + ν(x )]dx p(x, 0)  G(x, s) = + D(E .    s + ν(x) [s + ν(x)]s Q(x )/[s + ν(x )]dx  *$ $' *  *  $  6   /  5 ) 2 ' G   !!"# $% D .E ! $ G(x, s) = Lt [P (x, t|x )]p(x , 0)dx . A"  $  '  !   5 D(E. DE , / !. %6    !  $ $  /  

(556) )   

(557)  A!  /  5 )  * D(E * $  6 $  '    )/  -. .

(558) p(x, t) = p(x, 0) exp(−ν(x)t)+ . t  +Q(x). . . . ν(x )p(x , 0) exp(−ν(x )τ )dx. . L−1 τ. 0. 1  Q(x ) s[s + ν(x)][ (s+ν(x )) dx ]. . D4E. dτ.. $

(559)    5 !    * !*    : L−1 τ :  :  *   %6 !/* ! $ !' s → ∞ 9 '  $ '$ *  ) 5/-. L−1 t [f (s)]. 1 = 2πi. . i∞+σ. −i∞+σ. f (s) exp(st)ds.. D.E. +

(560)  !  

(561) /   ' $ :  ! ! "  $ $)! !'. s = 0  s = −ν(x):  $ ! 

(562) $ )$ 

(563)  x1  x2 : *    $$   $!$ ' (−∞, 0)    

(564)   "  /  '/ !  :   / ! ' !!   % $$   σ :  $ !* 

(565) / $ !/ )  '   $$ B $ $ $$  /  /   $   *   

(566) ) 

(567)  "  

(568)  $ )$ x1  x2  $ ) /$/    A $    5  !   $ '* "   ! $ /$     D"  E    6-. L−1 t = −Pi (x)/Q(x) −  +P.V.. x2 x1. exp(−ν(x)t) − ν(x) Q(x )/[ν(x ) − ν(x)]dx . exp(x t) g(x )dx x (x − ν(x)). DE. (i = 1, 2).. !$ 5

(569)  g(x) 

(570) %'  %  

(571)  !   )$  ) -.  g(x) = lim+  →0. 1 1  . D0E − Q(x )/[x + i + ν(x )]dx Q(x )/[x − i + ν(x )]dx. !  /  $   

(572) ! $ D4E  $  !  /  5  ) 2 ' G $

(573)  ! ) %  */   )/  $-. 4.

(574) I. II.

(575)

(576) p(x, t) = p(x, 0) exp(−ν(x)t) + Pi (x) − Pi (x). . III.

(577). . . p(x , 0) exp(−ν(x )t)dx −. IV.

(578).  Q(x) exp(−ν(x)t) ν(x )p(x , 0)   + dx + ν(x ) − ν(x) ν(x) Q(x )/[ν(x ) − ν(x)]dx. ν(x). . + Q(x)P.V.. . x2. dx x1. . . Q(x) Q(x ) dx ν(x )−ν(x). . D(@E. V.

(579). ν(x )p(x , 0)  exp(−ν(x )t)dx +  ν(x ) − ν(x) VI.

(580). ν(x )g(x )p(x , 0)   [exp(x t) − exp(−ν(x )t)]dx     x [x + ν(x)][x − ν(x )] . . (i = 1, 2).. &$ * $      $ p(x, t) !' t → ∞ K '$/ $$ ' $ $ $')!   $ '*%6 ! $ : * $ 6 !  :

(581)   '/   ' 1 '*%6 ! $   $ /$  $ !$  $ /$     -  ' '" "'  9 $  !

(582) 

(583) !   $ /$      ': $ LI  ' $ $  $ " * III  L:

(584) ) *  $ !" 6 1 !   : !' $  !

(585)  "'    $   '  '/ : $ /$

(586)  $ $   $    ! !/ !' t → ∞: $ #  ! $ III: IL  L:

(587)   $  !

(588)  * /6 $ *   $ I !' " $  !

(589)   $   

(590)  '  *    $')! 6 $ "'*    $ :  " * 

(591)  

(592) $/

(593)  $  p(x, 0) = δ(x) 9 " 

(594)  $/

(595)       $ $ !'  

(596)  $ /$ #             $:  * * 6 ! !/   )!

(597) %6 $"*% !      9 $ / $

(598)  $  $ * III $  

(599) )   )// *  

(600)  6 

(601)   5 ) 2 ' G $')! ν(x) dx f (t) ≡ p(x, 0) exp(−ν(x)t) dν. dν .. D(E.

(602) 7 / ! "   D(E !  /  5 ) 2 ' G : * !' ! '  $ * 5

(603)  f (t)  $  ' ν(x):  $  6 p(x, 0) $    -. p(x, 0) = L−1 ν [f (t)]. dν . dx. D( E. A$ $ : * $$ !" ! ! p(x, 0) !  ! '/ $  '*%6 $  / $ III: $$'% " !$ '  !

(604)       $ &   D(@E 

(605) %' ' $ /$         !' !   5

(606)  Q(x)  ν(x) 9 $ '*% !

(607) $    5

(608)   $ 

(609)  $/

(610)  :     $$    $ !        ' P1 (x):      "'  P2 (x) '" *

(611) "  "     9 $$'  $  !

(612)  )!

(613) %6 $"*% .

(614) ' :. *  ! $ 6 $     "'  $  $! 

(615)    $$    )       $

(616)  !$ Q(x)  $ ν(x) !   $  '*%   ) . & '  " %(# Q(x)  ν(x) &$ *   $ 

(617)  $!  $$ 5

(618)  Q  ν !  $  '*%   )  &$ /$   ' !'

(619) 

(620) %'   *     )  F  $

(621)  ! / $$'   :  * / $)  "   

(622)  !  ' 

(623) '  . $ &$ /$     $ !' $  !

(624)  !         '  C $    $ x ")!$ 

(625) %'  $!$ ' [−1, 1]:  $!  $$   )/ 5

(626)  Q(x)  ν(x)-. Q(x) = |x|α ,. ν(x) = |x|β .. D(E.  !  $ * 

(627)  

(628) $/

(629)  - p(x, 0) = 0.5 7      Q(x) P1 (x) = D((E / Q(x )/ν(x )dx = 0.5(α − β + 1)|x|α−β ν(x). .

(630) $ 

(631)  !'     α  β  /  

(632) - β < α + 1 A $   $ /$         D(@E !'  $  !

(633)  1 p(x, t) ≈ P1 (x)(1 + exp(−t|x |β )dx )+ 0. . |x|α−β. + 1 2 0 |x |α /(|x |β − |x|β )dx. 0. 1. D(E. |x |β exp(−t|x |β )  dx . |x |β − |x|β. 1 $')!  : *     $   !' t → ∞:    D(E $  )  $ I: IL  LI: $ "

(634)  $ 

(635) / $ $  &$ *    $  !

(636) x = 0  *$    * %6 $$ " !$ $ 

(637) 

(638)  ' : $ !/ ) !  

(639) /:  $ $/     %6 !  !'     % x . 7 /! "  

(640)  $  / .  β. exp(−t|x | ) * $$$ 6    

(641)     $/ $  '$ 6: 

(642)   )-. . 1. 0.  β. . exp(−t|x | )dx ≈. . ∞. 0. exp(−t|x |β )dx ∼ t−1/β .. D(4E. / $  

(643) $!      

(644)      !$ ' " $   

(645)    ! -  $ : $  /  %6: !'

(646)    

(647)  )/ 5

(648)  ! 

(649)   $ ):  $ !:

(650)   $    %  

(651)   $  $ "$   $   

(652)  ':  *   

(653) $ 6: !'  * $ 6 $ !"   C    

(654)  ! "$ $   ' ! !  $   $ $ $      

(655) :

(656) )  $ '*%6 ! $  ∼ t−1−1/β  /  * * /6 A $  $'    )     $ $

(657)  ! )  %-. p(x, t) ≈ P1 (x)[1 − t−1/β Γ(1/β)/β]. (x = 0).. D(.E. &$ /$  !' x = 0 (β > 0) *  $  6 "$%! $ D 0E-  *. p(0, t) = = p(0, 0) ) dp(0, t)/dt = 0 7   $$% $  %/  $  / !'  

(658)  $ $ /$     $ P1 (0) = 0 !' $   !

(659)  α > β  9

(660)   /!: * $

(661)  ! !

(662)  !/* $ /$   " 6 / 

(663)  x = 0 9 ' $'    $   5 : $ * $$  $  !

(664) !' α = 2  β = 1 

(665)  ! $ /$ :  $')! / $ 

(666)  $ D(@E: 0.

(667) 1.0. p(x,t). 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0. 0.2. 0.4. 0.6. 0.8. 1.0. |x|. & 

(668) - &$

(669)  ! ) %  !!"# p(x, t) !' $  !

(670)   ' :  $    !  $ D(E: !' $  - t = 0 D' / E: t = 2 D$  E: t = 10 D

(671) 

(672) E  t = 100 D$  

(673) 

(674)   E   6-. p(x, t) =  +. 0. 1. 1 x2 exp(−|x|t)A(x)+ exp(−|x|t) + |x| − 2 4. [. D(E. exp(−x t)dx , (|x| − x )[(0.5 + x + x 2 ln (1/x − 1))2 + π 2 x 4 ]. ]. !$. A(x) =. |x|[ln a + 2(|x| ln a + 1)2 + 2π 2 |x|2 ] + 1 , (0.5 + |x| + |x|2 ln a)2 + π 2 |x|4. @. a = 1/|x| − 1..

(675) |p(x,t)-P 1(x)|/P 1(x). 1. 0.1. 1/t. 0.01. 0.001. 1. 10. 100. t. & 

(676) - 9$')! ! ' $

(677)  ! ) %  !!"# D(E !      P1 (x) 5

(678)  $  9 

(679)  $ $   !'   ) /   % x- x = 0.7 D' / E: x = 0.5 D$  E ! x = 0.3 D

(680) 

(681) E '      

(682)  $ $$

(683) $ /    ' 1/t A"' %6 !' $  !

(684)  x = 0.3 !  ! $  : !'

(685)  $   5

(686)  $   %6 $ & . $!   ' $  $ 

(687)  $

(688)  ! ) % 7 .    P1 (x) = |x| /   $ " !' )

(689) $   % |x| 9 

(690) '  x = 0

(691) $     

(692) )

(693) 

(694)   % p(0, t) = 0.5 ' $  

(695)  :   : " $    $/ $ '*%6 $

(696)  ! )  % !/*/ !       $ $ '*%6  $   !  % x. % &$ /$     $ !' $  !

(697)  !   '

(698)  $ /$     "'  D' E >%' 

(699) β < α+1    :  $ /$           !/*/    $ ! $ /$     P1 (x) '  $  !

(700)    ! $ /$     P2 (x) = δ(x) &$ * .

(701)   )/ 5

(702)  Q  ν -. Q(x) = |x|α ,. ν(x) = |x|α+1 ,. D(0E. !$ x ∈ [−1, 1] 9 

(703) $/

(704)  $

(705)  !  ! $ 

(706) $ *    ! $/  $  !

(707)          ' - p(x, 0) = 0.5 '

(708) 

(709) %' $  ! : $   '  '/  $ $      D(@E  $ LI: $ /  6-. p(x, t) ≈ − α. . +(α + 1)|x|. 0. 1. exp(−|x|t) ln(1/|x| − 1) + |x|α+1 [ln2 (1/|x| − 1) + π 2 ]. exp(−x t) dx . 2  α+1   2 x [|x| − x ][ln (1/x − 1) + π ]. D@E.  $ 'B6  6    $/  * D@E: $ $  / ! $   !

(710)  x = 0 C  % 5

(711) ) ! 

(712)  / "/ !  ): * !' !*  t '

(713)     % $   

(714)    / $ $/    %6  

(715) :  /! * $  6 /   )/ " α + 1 a exp(−tx )  p(x, t) ≈ dx , |x| 0 x ln2 x. DE. !$ a 1 F $ $   %6  *$  

(716)  !

(717) / $ "'* 

(718)  ! ! $$ 5   - exp(−tx) ≥ 1 − tx: !$ x ∈. (0, 1/t) 7 /!  $   0. a. exp(−tx) dx ≥ x ln2 x.  0. 1/t. 1 − tx dx. x ln2 x. D E. $   '  ! / $ $ : $ 

(719)  

(720)    

(721)  $      *$  * : $   ) 

(722) 1/ ln t K" $  6  %6  $  

(723)  !  "$ 

(724) xt ∈ (0, a)  $ "'*  

(725)  )  / 5

(726) / gt (x) +

(727)  $!   $  !  5       '  

(728)  xt :

(729)  $ / ) $ 

(730)  / 

(731) - x = 0, xt , a $   5

(732)  !

(733)   $    a  a exp(−tx) gt (x) dx ≤ 2 2 dx. x ln x 0 0 x ln x. DE.

(734) 1

(735)  !    )// $ '*%6 xt ! $ - xt = t−γ : !$ 0 < γ < 1 2 5    !' !*   % t  * ) $$- g(x) ≈ 1 − tx 7.  !  ! !/

(736)  ! !  

(737)  9 !   γ → 1− : ". $ "'* 5

(738)  

(739)  ' / $"* A"'$ /  

(740) ) $        DE  "/  ) γ → 1− : $ ! !/ $  $     *:

(741)   ! $ 

(742)  $   $ $   ! !- 1/ ln t #    $ 5 !' $ *  $  !

(743) -. p(x, t) ≈. α+1 |x| ln t. (x = 0).. D(E. * $  * 6: *

(744) $  $ 

(745)  $

(746)  ! $   $ $')!  $  '*%6 ! x 

(747)  ! t:  $ '* !  % α !"  $    6 $ /$     $ !' x = 0- '$/   $ x → 0  * D@E:   ) !

(748) / $   !   ! !:

(749) 

(750) $"  !' $  !

(751)  x = 0 A $   $' -. p(0, t) ≈ t/ ln t.. DE. F $: 

(752)  $

(753)  !: $ * $  !

(754) α = 0  * $ IL $

(755) /:    D@E !     $ /$  C   ( $!  $ '*%6 !  %  $

(756)  ! ! $  !'

(757) '

(758)  "    % x 

(759) $  $ '*%6 1/ ln t: $! $ $ D(E I )

(760) $  %6 x:  $ " 

(761) $   /   &$ *  $ α > 0H $ '*%6    $ : !" 

(762) $  !

(763)  $!: !   $ D(E >!

(764) $   !' x = 0    $   

(765)  $ /$   

(766)  !' $  !

(767)  

(768) %'     ' 9  %6 p(0, t):  $   "$%! $    D 0E:  p(0, t) = const:     %6 

(769) / $ $%  $. x → 0  $$ D@E:  $    !' x = 0:  

(770) #$%6 C    $ $   $ '*%6 $

(771)  ! ) % p(x, t) ! |x|: $ 

(772) / $    D(@E $ α = 1: !'

(773) '

(774)  "   $   >

(775) ! 6: !/* !       " !$  ' !' "  $ /$ # C $ $  )  %   $  ) !     : ! $    !' '

(776) % $ $: 

(777)     .

(778) 10. 1/p(x,t). 8 6 4 2 0. 1. 10. t. 100. & 

(779) (- A!  %6 $

(780)  ! ) %  !!"# p(x, t) !' $   !

(781)  

(782) %' $$ D(0E !' α = 0: !     D@E: 

Cytaty

Powiązane dokumenty

W tym przypadku stanem procesu określającego rozmieszczenie komórek w naczyniu w danej chwili jest właśnie funkcja rozkładu gęstości, a proces, który nas interesuje, określa,

W celu sprawdzenia tego przypuszczenia wylosowano 10 gospodarstw domowych, dla których określono roczny dochód na głowę członka gospodarstwa domowego (zmienna X) oraz roczne

Na ile różnych sposobów można rozdać 6 jednakowych baloników, 4 jednakowych samo- chodzików i 3 różne książki trójce dzieci tak, by każde z dzieci otrzymało przynajmniej

Na ile różnych sposobów można rozdać 6 jednakowych baloników, 7 jednakowych samo- chodzików i 4 różne książki trójce dzieci tak, by każde z dzieci otrzymało przynajmniej

6 Zob. 11 Termin ten nie ma jednak jednoznacznej interpretacji prawnej, co pozwala prawnikom na jego różnorodną interpretację, a przez to często na skuteczną obronę pracodawcy

niczne: pracę łamania, naprężenie łamiące, siłę łamania, oraz deskryptory emisji akustycznej: liczbę zdarzeń emisji akustycznej, energię akustyczną, współczynnik

W funkcji napięcia na elektrodzie bramkowej opór ten będzie się sukcesywnie zwiększać wraz ze zmieniającą się koncentracją nośników prądu aż do momentu

Czyli dla tych wartości k nasze oryginalne równanie będzie miało dokładnie jedno rozwiązanie.... Czyli dla tych wartości k nasze oryginalne równanie będzie miało dokładnie