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RÉSUMÉ
L’analyse numérique des différents types d’équations intégrales est ici présentée en les illustrant par des exemples, comme les équations intégrales de Fredholm de première et de seconde espèce, les équations intégrales de Volterra et les équations intégrales singulières à noyau de Cauchy.
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Lire l’articleAuteur(s)
-
Kendall ATKINSON : Professeur émérite en mathématiques et informatique - Université de l’Iowa, Iowa City, Iowa, États-Unis
INTRODUCTION
Les problèmes liés aux équations intégrales se présentent sous plusieurs formes. Certains concernent des reformulations d’équations différentielles ordinaires ou partielles, comme, par exemple, les équations de la mécanique, de l’hydrodynamique, du transfert de chaleur, de géophysique, d’électrostatique et d’acoustique, ainsi que de diffusion électromagnétique. La théorie du potentiel est une illustration de ce sujet : on citera comme exemple celui de la détermination de la densité de charge sur une surface générant un champ électrostatique donné. Les autres équations intégrales sont des formulations directes d’un problème physique, comme par exemple l’équation de radiosité en infographie. L’équation de radiosité modélise l’éclairage de toutes les parties d’une surface, en présence de sources d’éclairage. Un autre domaine d’application qui a son importance concerne les équations intégrales qui modélisent la manière dont les populations changent avec le temps. Il couvre les dynamiques de croissance de population et de propagation des maladies.
Le présent article abordera les méthodes numériques permettant de résoudre certaines des formes les plus importantes d’équations intégrales de Fredholm de première et de seconde espèce, d’équations intégrales de Volterra, et d’équations intégrales singulières à noyau de Cauchy. D’autres équations intégrales, dont le nombre d’applications était inférieur, ont été exclues, comme, par exemple, les équations de Wiener-Hopf et les équations intégrales d’Abel. En outre, la plupart des équations intégrales non linéaires ont été omises. De nombreux ouvrages sont consacrés à la théorie et l’application des équations intégrales ; voir par exemple .
MOTS-CLÉS
équations intégrales de Volterra équations intégrales de Fredholm équations intégrales singulières à noyau de Cauchy équations intégrales de première espèce
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2. Équations intégrales de première espèce
Les équations intégrales de première espèce se présentent sous la forme :
ou une variante multivariée de celle-ci. De manière symbolique,
. La plupart de ces équations se répartissent en deux types de problèmes bien différents, dont nous parlerons brièvement.
2.1 Problèmes inverses
Lorsque la fonction noyau est continue (voire légèrement discontinue), la résolution de l’équation est un « problème mal posé ». De légères modifications dans les données (y et K) peuvent conduire à d’importants changements de la solution x. En général, il se produit une suite de perturbations toujours plus petites δm (s),
quand m → ∞, du membre de droite y(s) qui entraîne des perturbations toujours plus grandes de la solution x(t). En outre, il existe des suites décroissantes {δm (s)} de perturbations de y(s) où l’équation (24) n’a pas de solution pour n’importe lequel des membres de droite y(s) + δm (s). On pourrait penser que de tels problèmes ne représentent aucun intérêt pratique. Au contraire, beaucoup...?xml>
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