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S U R 0 U E L O U E S I ~ 0 U A T I O N S I N T I ~ G R A L E S S I N G U L I ~ R E S . P A R

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

PAR

E M I L E P I C A R D

~ PARIS.

I.

I. J'ai indiqu6 autrefois 1 un exemple tr~s simple d'6quation intdgrale singuli~re du type de l'6quation de Fredholm, off la nature analytique de la solution par rapport au param~tre 2 figurant dans l'6quation dgpend de la fonc- tion= plac6e duns le second membre. C'est r6quation

dont la solution est donn6e par

u(x) : f(x) + 2~/~ f f(~)e-I~-~l~d~,

off r o n suppose que ~ n'est pas une constante r~elle n~gative, et off ~ a s a partie r~elle positive; suivant l'usage, l al reprdsente la valeur absolue de a.

J'indiquerai d'abord comment on peut obtenir tr~s simplement le rdsultat precedent.

1 Sur un exemple simple d'une dquation intdgrale singuli~re de IZredholm, oit la nut,ire analytique de la solulion ddpcnd du second membre [Annales de l']~eole Normale Sup6rieure, 3 i~m~

s6rie, tome 28, page 313, I9XI j.

1~25280. Aeta mathemat~ca. 47. Imprim~ le 10 ao~t 1925.

(2)

2. Cherchons d'abord l'int,~grale g6ndrale de l'6quation

d2U

(E)

d x ~ - . Z U = f ( x ) ,

off Z ddsigne une const,ant,e qui n'est, pas un nombre r~el n~gat,if, et off

f(x)

est, une fonct,ion

bornde

de la variable r6elle x, quand celle-ci varie entre - - a ~ et + m. E n appliquant, des m&hodes dldmentaires, on peut met,tre facilement, l'int,6grale g6n~rale de (E) sous la forme

en posant,

Ae VL~ + B e - V L ~,

f a g ) e r ~ d~ ~-

•=-J

a et fl 4t,ant des eonstant,es arbit,raires, &ant` e n t e n d u que le radical 1/~ a sa partie r6elle positive.

Les const,ant,es a et /~ doivent, St,re nulles, si l'on veut, avoir la solut,ion

U = Ae V-~~ + Be - V L ~

de l'6quation (E), qui reste born6e pour t,oute valeur de x.

pour la solution de (E) rest.ant born~e ent,re -- oo et, + oo

U _

~-oo

if

2i/~ f(~) e-I*-~lV;d~"

- - o o

3. Ceei dit, partons de

(I) d"~

d . ' ~ = f ( x )

On obt,ient, ainsi

et soit, v la solution born6e donnde par la formule prdcddent,e. Nous posons:

(3)

(2)

d x ~ ~ ~ u ( x ) ~

u(x)

sera bornde, et on a u r a

(3) u ( x ) = f ( ~ ) - (t - z ) ~ .

Nous pouvons donc 6crire

1Vials, d'aprSs (2), on a

- - o o

P a r suite, l'6quation (3) devient

~ ( . ) = f ( x ) + - - - -

i --2 Z fu(~), e--I~-~ld~.

Ceci ddmontre que

l'6quation intdgrale

(~) u ( x ) - - - I --2 Z J" u(~)e-b~-~ld~ =f(x)

est v6rifi& par

i - z f f @ ) e - I ~ - a c z , d~, .(x) =f(x) + T v / .

comme il a

6t6

6nonc6 au paragraphe I. Duns t o u t ce calcul

f(x) a

d6sign6 une fonction born6e. De plus Z n'est pas r6el et n6gatif, eL ]/~ d6signe l a racine carr6e de Z a y a n t sa par~ie r6elle positive.

(4)

4. J'ai montr~ dans le m6moire cit6, que la nature de

u(x),

regard~e coinme fonction de 4, d6pendait essentiellement de

f(x).

Ainsi, par exemple, prenons pour

f(x)

la fonction

f(x)

= ; c o s

(h x) 90 (h)dh,

0

off on suppose que l'int~grale

190(h)ldh

0

air un sens. On a alors pour l'6quation (a) la solution

z~

/ ' I + h ~ ,..

u(x) -- ] ~ h2901h)cos (hx)dh,

0

la solution n ' a y a n t de sens que si ~ n'est pas une quantit~ r6elle n~gative. On

~tablit facilement que si !a fonction 90(h) n'est pas une fonction

analytique

de h entre o et + oo, la solution

u(x)

regard~e comme fonction de ~, aura pour cou- pure

~aturelle

route la partie n~gative de l'axe r6el.

Nous avons donc avec l'6quation ( a ) d e s circonstances bien diff6rentes de celles qui sont classiques pour l'6quation habituelle de Fredholm.

II.

5. Indiquons un autre exemple

d'dquation intdgrale singuli~re,

off v o n t se prdsenter des particularit6s tr~s diff6rentes.

J'envisage l'dquation fonctionnelle

(4)

~o

/(x) + z f cos

( x y ) / ( y ) d y = 90(x).

0

On obtient facilement sa solution. Rappelons s cet effet un r6sultat bien connue.

De l'6quation

(5)

/(,,) =/cos

( x y ) ~ ( y ) d y ,

0

on peut d6duire, d'apr~.s des formules classiques de Fourier,

ar

f

9~(y ) 2 f ( x ) eos (xy) d x .

~ g 0

Ceci dit, de l'6quution (4), on tire

c o s ( x v ) / ( v ) d y -- ~ (x) --./(x) Z

0

et par suite

(5)

f ( x ) = ~ 2 f c o s (xy) . [9 (y) --.f(y)] dy.

0

oo

L'61imination de

feos(xy)f(y)dy

entre (4) et (5) donne

0

f ( x ) =

ao

2Z f cos (xy)qD(y)dy -- 2 ~o(x)

0

~Z ~ -- 2 et cette fonction est la solution de (4).

Comme dans le cas classique de Fredholm, f(x) est mdromorphe en )..

nous allons voir que aux deux p61es

Mais

correspondent une infinit5 de solutions distinctes de l'6quation sans second membre.

Prenons ~ , = + . On va obtenir des solutions de l'6quation sans second membre :

(6)

(6) f(x) +

~ z j

0

~ O .

P a r t o n s de la formule

c~

f

cos

(xy) e-aydy : x~ + aS ~

(a ~ o).

Or, eonsid6rons la fonetion

( 7 ) e - - a x a .

X 2 q_ ~2

On a

cr c~

f

COS(Xy)

[ e-ay __ y~ ; aS a ~ ] dY -- x~ + a~ a a y 1~2_ ; c o s ( x ~ J a~ + yY) dy

0 0

a

X u + a , ~

V7

e - a x

.~

_ _ e _ a x a .

X" + a ~'

L'expression (7), renfermant la constante arbitraire a (a > o), est done une solution de (6). II y en a dvidemment bien d'autres. Ainsi on r~ la solution

B

f [ _ o . a ]///-2]

X 2 -t- a ~

A

?(a) da

a d~sign~nt une variable positive; A et B sont deux constantes positives quel- conques, et ~0(a) est une fonction arbitraire.

Une circonstance analogue se pr~sente pour la seconde valeur singuli~re

Les exemples ei-dessus m o n t r e n t eombien des ~quations int~grales singuli~res tr~s simples peuvent presenter

des particulariNs diffOrentes de eelles qui sont classiques pour les Oquations auxquelles est attaehd le nora de ~'redholm.

A

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