<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Appl. Math. Stat.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Applied Mathematics and Statistics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Appl. Math. Stat.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2297-4687</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2024.1467199</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Applied Mathematics and Statistics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Qualitative analysis of fourth-order hyperbolic equations</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Andreieva</surname> <given-names>Yuliia</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/2796103/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/project-administration/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/resources/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/visualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Buryachenko</surname> <given-names>Kateryna</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/2551944/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/project-administration/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/resources/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/visualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-review-editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Laboratory of Nonlinear Analysis, Vasyl&#x00027; Stus Donetsk National University</institution>, <addr-line>Vinnytsia</addr-line>, <country>Ukraine</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Department of Applied Analysis, Institut f&#x000FC;r Mathematik, Humboldt Universit&#x000E4;t zu Berlin</institution>, <addr-line>Berlin</addr-line>, <country>Germany</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Clemente Cesarano, Universit&#x000E0; Telematica Internazionale Uninettuno, Italy</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Soh Edwin Mukiawa, University of Hafr Al Batin, Saudi Arabia</p>
<p>Muhammad Muddassar, University of Engineering and Technology, Taxila, Pakistan</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: Yuliia Andreieva <email>jandreieva7&#x00040;gmail.com</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>06</day>
<month>11</month>
<year>2024</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2024</year>
</pub-date>
<volume>10</volume>
<elocation-id>1467199</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>19</day>
<month>07</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>15</day>
<month>10</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2024 Andreieva and Buryachenko.</copyright-statement>
<copyright-year>2024</copyright-year>
<copyright-holder>Andreieva and Buryachenko</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p></license>
</permissions>
<abstract>
<p>We investigate the qualitative properties of weak solutions to the boundary value problems for fourth-order linear hyperbolic equations with constant coefficients in a plane bounded domain convex with respect to characteristics. Our main scope is to prove some analog of the maximum principle, solvability, uniqueness and regularity results for weak solutions of initial and boundary value problems in the space <italic>L</italic><sup>2</sup>. The main novelty of this paper is to establish some analog of the maximum principle for fourth-order hyperbolic equations. This question is very important due to natural physical interpretation and helps to establish the qualitative properties for solutions (uniqueness and existence results for weak solutions). The challenge to prove the maximum principle for weak solutions remains more complicated and at that time becomes more interesting in the case of fourth-order hyperbolic equations, especially, in the case of non-classical boundary value problems with data of weak regularity. Unlike second-order equations, qualitative analysis of solutions to fourth-order equations is not a trivial problem, since not only a solution is involved in boundary or initial conditions, but also its high- order derivatives. Other difficulty concerns the concept of weak solution of the boundary value problems with <italic>L</italic><sup>2</sup> &#x02013; data. Such solutions do not have usual traces, thus, we have to use a special notion for traces to poss correctly the boundary value problems. This notion is traces associated with operator <italic>L</italic> or <italic>L</italic>-traces. We also derive an interesting interpretation (as periodicity of characteristic billiard or the John&#x00027;s mapping) of the Fredholm&#x00027;s property violation. Finally, we discuss some potential challenges in applying the results and proposed methods.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>Cauchy problem</kwd>
<kwd>Goursat problem</kwd>
<kwd>Dirichlet problem</kwd>
<kwd>maximum principle</kwd>
<kwd>hyperbolic fourth-order PDEs</kwd>
<kwd>weak solutions</kwd>
<kwd>duality equation-domain</kwd>
<kwd>L-traces</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<fig-count count="2"/>
<table-count count="0"/>
<equation-count count="67"/>
<ref-count count="25"/>
<page-count count="11"/>
<word-count count="7026"/>
</counts>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Mathematical Physics</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>This study is devoted to the problem of proving some analog of maximum principle and its further application to the questions of uniqueness, existence, and regularity for weak solutions of the Goursat, the Cauchy, and the Dirichlet problems for fourth-order linear hyperbolic equations with the constant coefficients and homogeneous non-degenerate symbol in a plane bounded domain &#x003A9; &#x02208; &#x0211D;<sup>2</sup> convex with respect to characteristics:</p>
<disp-formula id="E1"><label>(1)</label><mml:math id="M1"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, coefficients <italic>a</italic><sub><italic>j</italic></sub>, <italic>j</italic> &#x0003D; 0, 1, ..., 4 are constant, <italic>f</italic>(<italic>x</italic>) &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x003A9;), <inline-formula><mml:math id="M2"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> We consider hyperbolic equations that means all roots of the characteristic equation</p>
<disp-formula id="E2a"><mml:math id="M3"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>are prime and real and are not equal to &#x000B1;<italic>i</italic> or the symbol of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> is non-degenerate (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> is a equation of principal type). If roots of characteristics equation of which are multiple and can take the values &#x000B1;<italic>i</italic> we will call the equation with degenerate symbol (see Buryachenko [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]).</p>
<p>The main novelty of this study is to establish some analog of the maximum principle for fourth-order hyperbolic equations. This question is very important due to natural physical interpretation and helps to establish the qualitative properties for solutions (uniqueness and existence results for weak solutions). It is well known that even for the simple case of hyperbolic equation (one dimensional wave equation [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]), [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] the maximum principle is quite different from those for elliptic and parabolic cases, for which it is a natural fact. Such a way a role of characteristics curves and surfaces becomes evident for hyperbolic equations.</p>
<p>We call the angle of characteristics slope solution to the equation &#x02212;tan&#x003C6;<sub><italic>j</italic></sub> &#x0003D; &#x003BB;<sub><italic>j</italic></sub>, and the angle between <italic>j</italic>&#x02212; and <italic>k</italic>&#x02212; characteristics: &#x003C6;<sub><italic>k</italic></sub> &#x02212; &#x003C6;<sub><italic>j</italic></sub> &#x02260; &#x003C0;<italic>l, l</italic> &#x02208; &#x02124;, where &#x003BB;<sub><italic>j</italic></sub> &#x02260; &#x000B1;<italic>i</italic> are real and prime roots of the characteristics equation, <italic>j, k</italic> &#x0003D; 1, 2, 3, 4.</p>
<p>Most of these equations serve as mathematical models of many physical processes and attract interest of researchers. The most famous of them are elasticity beam equations (Timoshenko beam equations with and without internal damping) [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>], short laser pulse equation [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], equations which describe the structures are subjected to moving loads, and equation of Euler-Bernoulli beam resting on two-parameter Pasternak foundation and subjected to a moving load or mass [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>].</p>
<p>Due to evident practice application, these models require more precise tools for study, and as a result, attract fundamental knowledge. As usual, most of these models are studied by analytical-numerical methods (Galerkin&#x00027;s methods).</p>
<p>The range of problems studied in this study belongs to a class of quite actual problems of well-posedness of so-called general boundary value problems for higher-order differential equations. These problems originated from the studies of L. Hormander and M. Vishik, who used the theory of extensions to prove the existence of well-posed boundary value problems for linear differential equations of arbitrary order with constant complex coefficients in a bounded domain with smooth boundary. This theory got its present-day development in the studies of G. Grubb [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], H&#x000F6;rmander [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], and Posilicano [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] (see also [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]). Later, the problem of well-posedness of boundary value problems for various types of second-order differential equations was studied by Burskii [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>], Burskii and Zhedanov [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], who developed a method of traces associated with a differential operator and applied this method for study the Poncelet, the Abel, and the Goursat problems. In the previous studies of Burskii and Buryachenko [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>], there have been developed the qualitative methods for studying the Cauchy problem and non-standard for hyperbolic equations the Dirichlet and the Neumann problems. Moreover, for equation of any even order 2<italic>m, m</italic> &#x02265; 2, using operator methods (L-traces, theory of extension, moment problem, method of duality equation domain, and others), the existence and uniqueness results were proved, and the criteria of non-trivial solvability of the Dirichlet and the Neumann problems in a disk for the principal type equations and equations with degenerate symbol were obtained [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. In particular, the interrelations between multiplicity of roots of the characteristic equation were established, and the existence of a non-trivial solution of the corresponding problems was proved. As a consequence, the Fredholm property for the problems under consideration was established.</p>
<p>As the concern maximum principle, at the present time there are not any results for fourth-order equations even in linear case. As it was mentioned above, maximum principle even for the simplest case of one dimensional wave equation [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] and for second-order telegraph equation [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>] is quite different from those for elliptic and parabolic cases. In the monograph of Protter and Weinberger [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], there was shown that solutions of hyperbolic equations and inequalities do not exhibit the classical formulation of maximum principle. Even in the simplest case of the wave equation <italic>u</italic><sub><italic>tt</italic></sub> &#x02212; <italic>u</italic><sub><italic>xx</italic></sub> &#x0003D; 0, a maximum of a non-constant solution <italic>u</italic> &#x0003D; sin<italic>x</italic>sin<italic>t</italic> in a rectangle domain {(<italic>x, t</italic>):<italic>x</italic> &#x02208; [0, &#x003C0;], <italic>t</italic> &#x02208; [0, &#x003C0;]} occurs at the interior point <inline-formula><mml:math id="M4"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In Chapter 4 [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], maximum principle for linear second hyperbolic equations of general type with variable coefficients has also been obtained for the Cauchy problems and boundary value problems on characteristics (the Goursat problem).</p>
<p>Following Ortega and Robles-Perez [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], we introduce the definition of the maximum principle for hyperbolic equations.</p>
<p><italic>Definition 1</italic>. [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>] Let <italic>L</italic> be linear differential operator, acting on functions <italic>u</italic> : <italic>D</italic> &#x02192; &#x0211D; in some domain <italic>D</italic>. These functions will belong to the certain family <italic>B</italic>, which includes boundary conditions or other requirements. It is said that <italic>L</italic> satisfies the maximum principle, if</p>
<disp-formula id="E3a"><mml:math id="M5"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>implies <italic>u</italic> &#x02265; 0 in <italic>D</italic>.</p>
<p>In further studies of these authors (see Mawhin et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]), the maximum principle for weak bounded twice periodical solutions from the space <italic>L</italic><sup>&#x0221E;</sup> for the telegraph equation with parameter &#x003BB; in lower term, one-, two-, and -three dimensional spaces was studied. The precise condition for &#x003BB; under which the maximum principle still valid was font. There was also introduced a method of upper and lower solutions associated with the non-linear equation, which allows to obtain the analogous results (uniqueness, existence, and regularity theorems) for the telegraph equations with external non-linear forcing.</p>
<p>Maximum principle for second-order quasilinear hyperbolic systems with dissipation was proved by De-Xing [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. There were given two estimates for solution to the general quasilinear hyperbolic system and introduced the concept of dissipation (strong dissipation and weak dissipation); then, some maximum principles for secound-order quasilinear hyperbolic systems with dissipation were derived. As an application of maximum principle, the existence and uniqueness theorems of the global smooth solution to the Cauchy problem for considered quasilinear hyperbolic system were proved. In recent study by Yi and Ying [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], some analog of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> with lower order terms and non-linear external force was considered. Qualitative properties of solution of the Dirichlet problem with affine data for differential elasticity inclusion were proved by Ruland et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>].</p>
<p>The challenge to prove the maximum principle for weak solutions remains more complicated and at that time becomes more interesting in the case of fourth-order hyperbolic equations, especially, in the case of non-classical boundary value problems with data of weak regularity. Unlike second-order equations, qualitative analysis of solutions to fourth-order equations is not a trivial problem, since not only a solution is involved in boundary or initial conditions but also its high- order derivatives. Other difficulty concerns the concept of weak solution of the boundary value problems with <italic>L</italic><sup>2</sup> &#x02212; data. Such solutions do not have usual traces; thus, we have to use a special notion for traces to poss correctly the boundary value problems. This notion is traces associated with operator <italic>L</italic> or <italic>L</italic>&#x02212; traces. We derive an example (see Remark 1), which shows that for every <italic>L</italic><sup>2</sup>- solution to the Dirichlet problem for the wave equation, its value <italic>u</italic>|<sub>&#x02202;<italic>K</italic></sub> on the boundary &#x02202;<italic>K</italic> does not exist, but its &#x0201C;improved&#x0201D; value &#x02212;<italic>x</italic><sub>1</sub><italic>x</italic><sub>2</sub><italic>u</italic>|<sub>&#x02202;<italic>K</italic></sub> on boundary &#x02202;<italic>K</italic> exists. It means that multiplying by some polynomial we &#x0201C;improve&#x0201D; a solution. This polynomial depends on the equation. In the case of the wave operator <inline-formula><mml:math id="M6"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>, this polynomial equals <italic>x</italic><sub>1</sub><italic>x</italic><sub>2</sub>, what is the symbol <italic>L</italic>(<italic>x</italic>) &#x0003D; <italic>x</italic><sub>1</sub><italic>x</italic><sub>2</sub> of the wave operator. Therefore, such &#x0201C;improved&#x0201D; traces are called the traces associated with operator <italic>L</italic> or simply the <italic>L</italic>&#x02212;traces.</p>
<p>At that moment, there are not any results on the maximum principle even for the model case of linear two- dimensional fourth-order hyperbolic equations with constant coefficients and homogeneous symbol (without lower terms), which are under consideration of the present study.</p>
<p>We also derive an interesting interpretation (as periodicity of characteristic billiard or the John&#x00027;s mapping) of the Fredholm&#x00027;s property violation. For second-order hyperbolic equations, the fact that periodicity of the John&#x00027;s algorithm is sufficient for violation of the Fredholm property for the Dirichlet problem was proved by John [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>] (for the wave equation) and Burskii and Zhedanov [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] (for general second-order hyperbolic equations with constant complex coefficients). Analogous result is true for fourth-order hyperbolic equations and will be proved in the present study.</p>
<p>Therefore, obtaining such results as the maximum principle, uniqueness, existence and regularity, kernel dimension, the Fredholm property for weak solutions to fourth-order hyperbolic equations and boundary value problems for them is very important for the reason of their further applications and is the main goal of the study.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Statement of the problem and auxiliary definitions</title>
<p>Let us start to establish the maximum principle for weak solutions to the Cauchy problem for <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> in some admissible planar domain. It is expected that in the hyperbolic case, characteristics of the equations play a crucial role.</p>
<p>Let <italic>C</italic><sub><italic>j</italic></sub>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, 3, 4 be characteristics, &#x00393;<sub>0</sub>: &#x0003D; {<italic>x</italic><sub>1</sub> &#x02208; [<italic>a, b</italic>], <italic>x</italic><sub>2</sub> &#x0003D; 0} is initial line, and define &#x003A9; as a domain which is restricted by the characteristics <italic>C</italic><sub><italic>j</italic></sub>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, 3, 4 and &#x00393;<sub>0</sub> by the following way. We choose some arbitrary point <italic>C</italic> and draw through this point two characteristics, <italic>C</italic><sub>1</sub> and <italic>C</italic><sub>2</sub>, for instance. Another two characteristics (<italic>C</italic><sub>3</sub> and <italic>C</italic><sub>4</sub>) we draw through the ends <italic>a</italic> and <italic>b</italic> of initial line &#x00393;<sub>0</sub>. We determine a points <italic>O</italic><sub>1</sub> and <italic>O</italic><sub>2</sub> as intersections of <italic>C</italic><sub>1</sub>, <italic>C</italic><sub>3</sub> and <italic>C</italic><sub>2</sub>, <italic>C</italic><sub>4</sub> correspondingly: <italic>O</italic><sub>1</sub> &#x0003D; <italic>C</italic><sub>1</sub> &#x02229; <italic>C</italic><sub>3</sub>, <italic>O</italic><sub>2</sub> &#x0003D; <italic>C</italic><sub>2</sub> &#x02229; <italic>C</italic><sub>4</sub>. Such a way, domain &#x003A9; is a pentagon <italic>aO</italic><sub>1</sub><italic>CO</italic><sub>2</sub><italic>b</italic>. Consider also the Cauchy problem for <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> on &#x00393;<sub>0</sub>:</p>
<disp-formula id="E2"><label>(2)</label><mml:math id="M7"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003C6;, &#x003C8;, &#x003C3;, and &#x003C7; are given weak regular functions on &#x00393;<sub>0</sub>, in general case <inline-formula><mml:math id="M8"><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula> is outer normal of &#x00393;<sub>0</sub>.</p>
<p><italic>Definition 2</italic>. We call a domain <italic>D</italic>: &#x0003D; {(<italic>x</italic><sub>1</sub>, <italic>x</italic><sub>2</sub>): <italic>x</italic><sub>1</sub> &#x02208; (&#x02212;&#x0221E;, &#x0002B;&#x0221E;), <italic>x</italic><sub>2</sub> &#x0003E; 0} in the half-plane <italic>x</italic><sub>2</sub> &#x0003E; 0 an admissible domain if it has the property that for each point <italic>C</italic> &#x02208; <italic>D</italic> the corresponding characteristic domain &#x003A9; is also in <italic>D</italic>. More generally, <italic>D</italic> is a admissible if it is the finite or countable union of characteristics 5 angles (in the case of fourth-order equations with constant coefficients, there exist four different and real characteristics lines).</p>
<p>Establishment of the maximum principle allows us to obtain a local properties of solution to the Cauchy problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>) on a arbitrary interior point <italic>C</italic> &#x02208; <italic>D</italic>.</p>
<p>We will consider a weak solution to the problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>) from the domain of definition <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) of maximal operator associated with the differential operation <italic>L</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>. Following Burskii and Buryachenko [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>], Grubb [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], and H&#x000F6;rmander [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], we remind the corresponding definitions.</p>
<p>In a bounded domain &#x003A9;, we consider linear differential operation <inline-formula><mml:math id="M9"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of <italic>m</italic>&#x02212;th order, <italic>m</italic> &#x02265; 2, and formally adjoint <inline-formula><mml:math id="M10"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>:</p>
<disp-formula id="E3"><label>(3)</label><mml:math id="M11"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003B1; &#x0003D; (&#x003B1;<sub>1</sub>, &#x003B1;<sub>2</sub>, ...&#x003B1;<sub><italic>n</italic></sub>), |&#x003B1;| &#x0003D; &#x003B1;<sub>1</sub> &#x0002B; &#x003B1;<sub>2</sub> &#x0002B; ... &#x0002B; &#x003B1;<sub><italic>n</italic></sub> is multi-index. Note, that for <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> <italic>n</italic> &#x0003D; 2, <italic>m</italic> &#x0003D; 4.</p>
<p><italic>Definition 3. Minimum operator</italic>. [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. Let us consider differential operation <inline-formula><mml:math id="M12"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<xref ref-type="disp-formula" rid="E3">Equation 3</xref>) on functions from the space <inline-formula><mml:math id="M13"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> The minimum operator <italic>L</italic><sub>0</sub> is called extension of operation <inline-formula><mml:math id="M14"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from <inline-formula><mml:math id="M15"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to the set <inline-formula><mml:math id="M16"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>: =</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> The closure is realized in the norm of graph of operator <italic>L</italic>: <inline-formula><mml:math id="M17"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>: =</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p><italic>Definition 4. Maximum operator</italic>. [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. The maximum operator <italic>L</italic> is defined as the restriction of differential operation <inline-formula><mml:math id="M18"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to the set <italic>D</italic>(<italic>L</italic>): &#x0003D; {<italic>u</italic> &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x003A9;):<italic>Lu</italic> &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x003A9;)}.</p>
<p><italic>Definition 5</italic>. [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. The operator <inline-formula><mml:math id="M19"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is defined as the extension of minimum operator <italic>L</italic><sub>0</sub>, to the set <inline-formula><mml:math id="M20"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>: =</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p><italic>Definition 6. Regular operator</italic>. [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. The maximum operator is called regular if <inline-formula><mml:math id="M21"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p>It is easy to see that <inline-formula><mml:math id="M22"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M23"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover class="stackrel"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> the Hilbert Sobolev space of fourthly weak differentiable functions from <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x003A9;).</p>
<p>Analogously, we introduce operators <inline-formula><mml:math id="M24"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M25"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> associated with the formally adjoint operation <inline-formula><mml:math id="M26"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Definition of a weak solution to problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>) from the space <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) is closely connected with the notion of <italic>L</italic>&#x02212;traces, traces associated with the differential operator <italic>L</italic>.</p>
<p><italic>Definition 7. L-traces</italic>. [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. Assume, that for a function <inline-formula><mml:math id="M27"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, there exist linear continuous functionals <italic>L</italic><sub>(<italic>p</italic>)</sub><italic>u</italic> over the space <italic>H</italic><sup><italic>m</italic>&#x02212;<italic>p</italic>&#x02212;1/2</sup>(&#x02202;&#x003A9;), <italic>p</italic> &#x0003D; 0, 1, 2..., <italic>m</italic> &#x02212; 1, such that the following equality is satisfied:</p>
<disp-formula id="E4"><label>(4)</label><mml:math id="M28"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Functionals <italic>L</italic><sub>(<italic>p</italic>)</sub><italic>u</italic> are called <italic>L</italic><sub>(<italic>p</italic>)</sub> &#x02212; traces of function <inline-formula><mml:math id="M29"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> Here, <inline-formula><mml:math id="M30"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is a scalar product in the Hilbert space <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x003A9;).</p>
<p>For <italic>L</italic><sup>2</sup> &#x02212; solutions, the notion of <italic>L</italic><sub>(<italic>p</italic>)</sub> &#x02212; traces can be realized by the following way.</p>
<p><italic>Definition 8</italic>. Distributions <inline-formula><mml:math id="M31"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> are called the <italic>p</italic>&#x02212;th <italic>L</italic>&#x02212;traces of a function <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) on &#x02202;&#x003A9;, if the following identity is true</p>
<disp-formula id="E5"><label>(5)</label><mml:math id="M32"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for any functions <italic>v</italic> &#x02208; <italic>H</italic><sup><italic>m</italic></sup>(&#x003A9;).</p>
<p>For example, for some solution <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>), <italic>L</italic>&#x02212;traces have the form:</p>
<disp-formula id="E8a"><mml:math id="M33"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>for all <italic>v</italic> &#x02208; <italic>KerL</italic><sup>&#x0002B;</sup> &#x02229; <italic>H</italic><sup><italic>m</italic></sup>(&#x003A9;).</p>
<p>Finally, we present the definition of a weak solution to problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>):</p>
<p><italic>Definition 9</italic>. We will call a function <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) a weak solution to the Cauchy problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>), if it satisfies to the following integral identity</p>
<disp-formula id="E6"><label>(6)</label><mml:math id="M34"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for any functions <inline-formula><mml:math id="M35"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> The functionals <italic>L</italic><sub>(<italic>p</italic>)</sub><italic>u</italic> are called <italic>L</italic><sub>(<italic>p</italic>)</sub> &#x02212; traces of function <italic>u</italic>, <italic>p</italic> &#x0003D; 0, 1, 2, 3, and completely determined by the initial data &#x003C6;, &#x003C8;, &#x003C3;, &#x003C7; by the following way:</p>
<disp-formula id="E10a"><mml:math id="M36"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E11a"><mml:math id="M37"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E7"><label>(7)</label><mml:math id="M38"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E13a"><mml:math id="M39"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, &#x003B1;<sub><italic>i</italic></sub>, <italic>i</italic> &#x0003D; 1, 2, &#x003B2;<sub><italic>j</italic></sub>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, ..., 5, and &#x003B4;<sub><italic>k</italic></sub>, <italic>k</italic> &#x0003D; 1, ..., 9 are smooth functions, completely determined by coefficients <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub>, <italic>i</italic> &#x0003D; 0, 1, ..., 4.</p>
<p>We can use a general form of operators &#x003B3;<sub><italic>j</italic></sub> in left-hand side of identity (<xref ref-type="disp-formula" rid="E6">Equation 6</xref>) instead of operators of differentiation <inline-formula><mml:math id="M40"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Indeed, we define &#x003B3;<sub><italic>j</italic></sub> &#x0003D; <italic>p</italic><sub><italic>j</italic></sub>&#x003B3;, where</p>
<disp-formula id="E14a"><mml:math id="M41"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and <inline-formula><mml:math id="M42"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula> projection.</p>
<p><italic>Remark 1</italic>. As it has been mentioned above, some examples show (see Burskii [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]) that for solutions <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) ordinary traces do not exist even in the sense of distributions. Indeed, let <inline-formula><mml:math id="M43"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> in the unit disk <italic>K</italic>:|<italic>x</italic>| &#x0003D; 1, the solution <inline-formula><mml:math id="M44"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> belongs to <italic>L</italic><sup>2</sup>(<italic>K</italic>), but &#x0003C; <italic>u</italic>|<sub>&#x02202;<italic>K</italic></sub>, 1 &#x0003E; <sub>&#x02202;<italic>K</italic></sub> &#x0003D; &#x0221E;, that means <inline-formula><mml:math id="M45"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> The trace <italic>u</italic>|<sub>&#x02202;<italic>K</italic></sub> does not exist even as a distribution. However, for every solution <italic>u</italic> &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(<italic>K</italic>) <italic>L</italic><sub>(0)</sub> &#x02212; trace <inline-formula><mml:math id="M46"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>: =</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> Likewise, <italic>L</italic><sub>(1)</sub> &#x02212; trace, <italic>L</italic><sub>(1)</sub><italic>u</italic>, exists for every <italic>u</italic> &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(<italic>K</italic>):</p>
<disp-formula id="E15a"><mml:math id="M47"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, &#x003C4; is the angular coordinate and <inline-formula><mml:math id="M48"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the tangential derivative, and <italic>L</italic>(<italic>x</italic>) &#x0003D; <italic>x</italic><sub>1</sub><italic>x</italic><sub>2</sub>&#x02212; symbol of the wave operator <inline-formula><mml:math id="M49"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Maximum principle for weak solutions of the Cauchy problem. Existence, uniqueness, and regularity of solution</title>
<p>We prove the maximum principle for weak solutions of the Cauchy problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>) in an admissible plane domain &#x003A9; restricted by different and non-congruent characteristics <italic>C</italic><sub><italic>j</italic></sub>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, ..., 4 and initial line &#x00393;<sub>0</sub>.</p>
<p><italic>Theorem 1. Maximum principle</italic>. Let <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) satisfies the following inequalities:</p>
<disp-formula id="E8"><label>(8)</label><mml:math id="M50"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E9"><label>(9)</label><mml:math id="M51"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02223;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>then, <italic>u</italic> &#x02264; 0 in <italic>D</italic>.</p>
<p><italic>Proof</italic>. 1. First of all, we prove the statement for smooth solutions <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p>Due to the homogeneity of the symbol in <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>, <inline-formula><mml:math id="M53"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> we can rewrite this equation in the following form:</p>
<disp-formula id="E10"><label>(10)</label><mml:math id="M54"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The vectors <inline-formula><mml:math id="M55"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula> are determined by the coefficients <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub>, <italic>i</italic> &#x0003D; 0, 1, 2, 3, 4, and <inline-formula><mml:math id="M56"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is a scalar product in &#x02102;<sup>2</sup>. It is easy to see that vector <italic>a</italic><sup><italic>j</italic></sup> is the tangent vector of the <italic>j</italic>&#x02212;th characteristic, slope &#x003C6;<sub><italic>j</italic></sub> of which is determined by &#x02212;tan&#x003C6;<sub><italic>j</italic></sub> &#x0003D; &#x003BB;<sub><italic>j</italic></sub>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, 3, 4. In what follows, we also consider the vectors <inline-formula><mml:math id="M57"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x00101;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x00101;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> It is obvious that (&#x000E3;<sup><italic>j</italic></sup>, <italic>a</italic><sup><italic>j</italic></sup>) &#x0003D; 0, so &#x000E3;<sup><italic>j</italic></sup> is a normal vector of the <italic>j</italic>&#x02212;th characteristic.</p>
<p>Using Definitions 7 and 9 (<italic>m</italic> &#x0003D; 4), we assume that domain &#x003A9; is restricted by the characteristics <italic>C</italic><sub><italic>j</italic></sub>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, 3, 4 and &#x00393;<sub>0</sub>:</p>
<disp-formula id="E11"><label>(11)</label><mml:math id="M54a"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Using representation (<xref ref-type="disp-formula" rid="E10">Equation 10</xref>), we have</p>
<disp-formula id="E22a"><mml:math id="M61"><mml:mtable class="multline-star"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Integrating by parts, we obtain:</p>
<disp-formula id="E23a"><mml:math id="M62"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:munder><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:munder><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Since (&#x02207;, <italic>a</italic><sup>4</sup>)(&#x02207;, <italic>a</italic><sup>3</sup>)(&#x02207;, <italic>a</italic><sup>2</sup>)(&#x02207;, <italic>a</italic><sup>1</sup>)<italic>v</italic> &#x0003D; <italic>L</italic><sup>&#x0002B;</sup><italic>v</italic> and</p>
<disp-formula id="E24a"><mml:math id="M63"><mml:mtable class="multline-star"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>: =</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>: =</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>: =</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>we have</p>
<disp-formula id="E12"><label>(12)</label><mml:math id="M64"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E26a"><mml:math id="M65"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Difference between <xref ref-type="disp-formula" rid="E11">Equations 11</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E12">12</xref> is that natural traces in <xref ref-type="disp-formula" rid="E11">Equation 11</xref> <italic>L</italic><sub>(3&#x02212;<italic>k</italic>)</sub> are multiplied by the <italic>k</italic>&#x02212;th derivative of truncated function <inline-formula><mml:math id="M66"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> by outer normal &#x003BD;. On the other hand, we determined by <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="E12">Equation 12</xref> some expressions multiplied by differential operators <inline-formula><mml:math id="M68"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> which can serve as analogous of natural <italic>L</italic><sub>(3&#x02212;<italic>k</italic>)</sub> traces, <italic>k</italic> &#x0003D; 0, 1, 2, 3. So, in <xref ref-type="disp-formula" rid="E12">Equation 12</xref>:</p>
<disp-formula id="E27a"><mml:math id="M69"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>: =</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>: =</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>: =</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Let <italic>v</italic> &#x02208; <italic>KerL</italic><sup>&#x0002B;</sup> in <xref ref-type="disp-formula" rid="E12">Equation 12</xref>, and calculate <italic>L</italic>&#x02212; traces on &#x02202;&#x003A9; &#x0003D; <italic>C</italic><sub>1</sub> &#x0222A; <italic>C</italic><sub>2</sub> &#x0222A; <italic>C</italic><sub>3</sub> &#x0222A; <italic>C</italic><sub>4</sub> &#x0222A; &#x00393;<sub>0</sub>. For instance, for <italic>L</italic><sub>(3)</sub><italic>u</italic> we obtain: <inline-formula><mml:math id="M70"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> We use <inline-formula><mml:math id="M71"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> where &#x003BD;&#x02212; normal vector and &#x003C4;&#x02212; tangent vector. It is easy to see that <italic>L</italic><sub>(3)</sub><italic>u</italic> &#x0003D; 0 (due to presence the product (&#x003BD;, <italic>a</italic><sup>1</sup>)) on characteristic <italic>C</italic><sub>1</sub>, normal vector &#x000E3;<sup>1</sup> of which is orthogonal to the vector <italic>a</italic><sup>1</sup>. On the other parts of &#x02202;&#x003A9;, there will be vanish terms containing (&#x003BD;, <italic>a</italic><sup><italic>j</italic></sup>) on <italic>C</italic><sub><italic>j</italic></sub>. After that</p>
<disp-formula id="E28a"><mml:math id="M72"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, the coefficients &#x003B1;<sub><italic>i,j</italic></sub> are numerated as follows: the first index <italic>i</italic> indicates the derivative of <italic>u</italic>: 1)<italic>u</italic><sub>&#x003BD;<italic>&#x003BD;&#x003C4;</italic></sub>, 2)<italic>u</italic><sub>&#x003BD;<italic>&#x003C4;&#x003C4;</italic></sub>, 3)<italic>u</italic><sub>&#x003C4;<italic>&#x003C4;&#x003C4;</italic></sub>, 4)<italic>u</italic><sub>&#x003BD;&#x003BD;</sub>, 5)<italic>u</italic><sub>&#x003BD;&#x003C4;</sub>, 6)<italic>u</italic><sub>&#x003C4;&#x003C4;</sub>, 7)<italic>u</italic><sub>&#x003BD;</sub> 8)<italic>u</italic><sub>&#x003C4;</sub>, the second index <italic>j</italic> indicates the <italic>j</italic> &#x0002B; 1&#x02212;th characteristic, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, 3. Such a way, <xref ref-type="disp-formula" rid="E11">Equation 11</xref> has the form:</p>
<disp-formula id="E29a"><mml:math id="M73"><mml:mtable class="multline-star"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Coefficients &#x003B1;<sub><italic>i,j</italic></sub> are constant and depend on only coefficients <italic>a</italic><sub>0</sub>, <italic>a</italic><sub>1</sub>, <italic>a</italic><sub>2</sub>, <italic>a</italic><sub>3</sub>, <italic>a</italic><sub>4</sub>. By analogous way, we calculate others <italic>L</italic>&#x02212; traces: <italic>L</italic><sub>(0)</sub><italic>u, L</italic><sub>(1)</sub><italic>u</italic> and <italic>L</italic><sub>(2)</sub><italic>u</italic>.</p>
<p>To obtain the statement of Theorem 1, we choose some arbitrary point <italic>C</italic> &#x02208; <italic>D</italic> in admissible plane domain <italic>D</italic> and draw through this point two arbitrary characteristics, <italic>C</italic><sub>1</sub> and <italic>C</italic><sub>2</sub>. Another two characteristics (<italic>C</italic><sub>3</sub> and <italic>C</italic><sub>4</sub>) we draw through the ends <italic>a</italic> and <italic>b</italic> of initial line &#x00393;<sub>0</sub>. We determine some points <italic>O</italic><sub>1</sub> and <italic>O</italic><sub>2</sub> as intersections of <italic>C</italic><sub>1</sub>, <italic>C</italic><sub>3</sub> and <italic>C</italic><sub>2</sub>, <italic>C</italic><sub>4</sub> correspondingly: <italic>O</italic><sub>1</sub> &#x0003D; <italic>C</italic><sub>1</sub> &#x02229; <italic>C</italic><sub>3</sub>, <italic>O</italic><sub>2</sub> &#x0003D; <italic>C</italic><sub>2</sub> &#x02229; <italic>C</italic><sub>4</sub>. Such a way, domain &#x003A9; is a pentagon <italic>aO</italic><sub>1</sub><italic>CO</italic><sub>2</sub><italic>b</italic>. The value of a function <italic>u</italic> at the point <italic>C</italic> &#x02208; <italic>D, u</italic>(<italic>C</italic>) we estimate from the last equality, integrating by the characteristics <italic>C</italic><sub>1</sub> and <italic>C</italic><sub>2</sub> and using conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E2">Equations 2</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E7">7</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E9">9</xref>). Since a chosen point <italic>C</italic> &#x02208; <italic>D</italic> is arbitrary, we arrive at <italic>u</italic> &#x02264; 0 in <italic>D</italic>.</p>
<p>2. For solutions <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>), the statement of the theorem follows from the conditions:</p>
<disp-formula id="E30a"><mml:math id="M74"><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E31a"><mml:math id="M75"><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>These conditions hold true for operators with constant coefficients in domains convex with respect to characteristics (see H&#x000F6;rmander [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]).</p>
<p>Theorem 1 is proved.</p>
<p><italic>Remark 2</italic>. The weak form of the maximum principle for <italic>u</italic> &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x003A9;) can be derived not only for solutions of the Cauchy problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E2">Equation 2</xref>) but also for all linear problems with constant coefficients <italic>Lu</italic> &#x0003D; <italic>F</italic> &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x003A9;) under condition <inline-formula><mml:math id="M76"><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mtext>Im</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p>Indeed, using conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E8">Equations 8</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E9">9</xref>) and definition 9, we obtain</p>
<disp-formula id="E32a"><mml:math id="M77"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>for all <italic>v</italic> &#x02208; <italic>H</italic><sup><italic>m</italic></sup>(&#x003A9;). If <inline-formula><mml:math id="M78"><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mtext>Im</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> then</p>
<disp-formula id="E33a"><mml:math id="M79"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>for any <italic>w</italic> &#x02208; <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x003A9;). The last inequality serves as a weak maximum principle for <italic>L</italic><sup>2</sup> &#x02212; solutions.</p>
<p><italic>Remark 3</italic>. In the case of classical solutions of the Cauchy problem for second-order hyperbolic equations of general form with constant coefficients, the statement of Theorem 1 coincides with the result of Protter and Weinberger [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. In this case, conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E9">Equation 9</xref>) have usual form without using the notion of <italic>L</italic>&#x02212;traces (see Protter and Weinberger [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]):</p>
<disp-formula id="E34a"><mml:math id="M80"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Method of equation-domain duality and its application to the Goursat problem</title>
<p>We develop the method of equation-domain duality (see also Burskii and Buryachenko [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] and Burskii [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]) for study of the Goursat problem. This method allows us to reduce the Cauchy problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>, 2) in bounded domain &#x003A9; to the equivalent Goursat boundary value problem. We will show that the method of equation-domain duality can be applied also to boundary value problems in the generalized statement. First of all, we consider the method of equation-domain duality for the case of classical (smooth) solutions.</p>
<sec>
<title>4.1 Method of equation-domain duality for the case of classical (smooth) solutions</title>
<p>Let &#x003A9; &#x02208; &#x0211D;<sup><italic>n</italic></sup> be a bounded domain defined by the inequality <italic>P</italic>(<italic>x</italic>) &#x0003E; 0, where <italic>P</italic>(<italic>x</italic>) is some real polynomial. The equation <italic>P</italic>(<italic>x</italic>) &#x0003D; 0 denotes the boundary &#x02202;&#x003A9;. It is assumed that the boundary is non-degenerate for <italic>P</italic>, that is, |&#x02207;<italic>P</italic>| &#x02260; 0 on &#x02202;&#x003A9;. Consider general boundary value problem with &#x003B3; conditions on &#x02202;&#x003A9; for <italic>m</italic>&#x02212; order differential operator <italic>L</italic> (<xref ref-type="disp-formula" rid="E13">Equation 13</xref>), &#x003B3; &#x02264; <italic>m</italic>:</p>
<disp-formula id="E13"><label>(13)</label><mml:math id="M81"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>By the equation-domain duality, we mean (see Burskii and Buryachenko [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]) a correspondence (in the sense of Fourier transform) between problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E13">Equation 13</xref>) and equation</p>
<disp-formula id="E14"><label>(14)</label><mml:math id="M82"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This correspondence is described by the following lemma.</p>
<p><bold>Lemma 1</bold>. For any non-trivial solution of problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E13">Equation 13</xref>) in the space of smooth functions <inline-formula><mml:math id="M83"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, there exists a non-trivial analytic solution <italic>w</italic> of <xref ref-type="disp-formula" rid="E14">Equation 14</xref> from the space &#x02102;<sup><italic>n</italic></sup> in a class <inline-formula><mml:math id="M84"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of entire functions. The class <inline-formula><mml:math id="M85"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is defined as the space of Fourier transforms of functions &#x003B8;<sub>&#x003A9;</sub>&#x003B7;, where &#x003B7; &#x02208; <italic>C</italic><sup><italic>m</italic></sup>(&#x0211D;<sup><italic>n</italic></sup>), &#x003B8;<sub>&#x003A9;</sub> is the characteristic function of domain &#x003A9;, <inline-formula><mml:math id="M86"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> The function <italic>f</italic>(<italic>x</italic>) is assumed to be extended by zero beyond the boundary.</p>
<p><italic>Proof</italic>. Let <italic>m</italic> &#x0003D; 4, &#x003B3; &#x0003D; 2, and consider the following Dirichlet problem for fourth-order operator in <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>:</p>
<disp-formula id="E15"><label>(15)</label><mml:math id="M87"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Let also <inline-formula><mml:math id="M88"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a classical solution to problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E15">Equation 15</xref>). Denote by &#x00169; &#x02208; <italic>C</italic><sup>4</sup>(&#x0211D;<sup>2</sup>) the extension of <italic>u</italic>, and apply fourth-order operator <italic>L</italic>(<italic>D</italic><sub><italic>x</italic></sub>) in <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> to the product &#x00169;&#x003B8;<sub>&#x003A9;</sub>, where &#x003B8;<sub>&#x003A9;</sub> is a characteristic function of domain &#x003A9;: &#x003B8;<sub>&#x003A9;</sub> &#x0003D; 1 in &#x003A9;, &#x003B8;<sub>&#x003A9;</sub> &#x0003D; 0 out of &#x003A9;. We have:</p>
<disp-formula id="E38a"><mml:math id="M89"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, <inline-formula><mml:math id="M90"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M91"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula> are some differential operations of third and second order correspondingly, defined by fourth-order differential operator <italic>L</italic>(<italic>D</italic><sub><italic>x</italic></sub>) in <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>:</p>
<disp-formula id="E39a"><mml:math id="M92"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E40a"><mml:math id="M93"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Since &#x00169; is a solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>, we obtain</p>
<disp-formula id="E16"><label>(16)</label><mml:math id="M94"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x00169;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x00169;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>A</italic><sup>(<italic>j</italic>)</sup>(<italic>x</italic>) are some smooth functions depending on coefficients <italic>a</italic><sup><italic>k</italic></sup>, <italic>k</italic> &#x0003D; 1, ..., 4 and <italic>j</italic>&#x02212; derivatives of function <italic>u</italic> by outer normal &#x003BD;: <inline-formula><mml:math id="M96"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and tangent direction &#x003C4;: <inline-formula><mml:math id="M97"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> Taking into account conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E15">Equation 15</xref>), <inline-formula><mml:math id="M98"><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> we have <inline-formula><mml:math id="M99"><mml:mi>&#x00169;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M100"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> From <xref ref-type="disp-formula" rid="E16">Equation 16</xref>, we obtain</p>
<disp-formula id="E17"><label>(17)</label><mml:math id="M101"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x00169;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>B</italic><sup>(3)</sup>(<italic>x</italic>) &#x0003D; &#x000C3;<sup>(3)</sup>(<italic>x</italic>)&#x0002B;<italic>A</italic><sup>(3)</sup>(<italic>x</italic>) is some smooth function depending on coefficients <italic>a</italic><sup><italic>k</italic></sup>, <italic>k</italic> &#x0003D; 1, ..., 4 and third derivatives of function <italic>u</italic> by outer normal &#x003BD;: <inline-formula><mml:math id="M102"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and tangent direction &#x003C4;: <inline-formula><mml:math id="M103"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p>Let us multiply (<xref ref-type="disp-formula" rid="E17">Equation 17</xref>) by <italic>P</italic><sup>2</sup>(<italic>x</italic>): <inline-formula><mml:math id="M104"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, due to <italic>P</italic>(<italic>x</italic>) &#x0003D; 0 on &#x02202;&#x003A9;. We apply the Fourier transform:</p>
<disp-formula id="E44a"><mml:math id="M105"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, <inline-formula><mml:math id="M106"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x00169;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is the Fourier transform of function &#x00169;&#x003B8;<sub>&#x003A9;</sub>. Such a way we have the dual problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E14">Equation 14</xref>). Function <inline-formula><mml:math id="M107"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> the space of entire functions (see, for instance, the Paley-Wiener theorem in H&#x000F6;rmander [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]). Lemma is proved.</p>
<p>As an application of Lemma 1, let us consider the Dirichlet problem for fourth-order hyperbolic <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> in the unit disk <italic>K</italic> &#x0003D; {<italic>x</italic> &#x02208; &#x0211D;<sup>2</sup>:|<italic>x</italic>| &#x0003C; 1}:</p>
<disp-formula id="E18"><label>(18)</label><mml:math id="M108"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For case <italic>m</italic> &#x0003D; 4, &#x003B3; &#x0003D; 2, <italic>m</italic>&#x02212;&#x003B3; &#x0003D; 2 we have the following dual problem:</p>
<disp-formula id="E19"><label>(19)</label><mml:math id="M109"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x00394;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>v</italic> &#x0003D; <italic>L</italic>(&#x003BE;)<italic>w</italic>(&#x003BE;). Taking into account representation (<xref ref-type="disp-formula" rid="E10">Equation 10</xref>), condition <italic>w</italic>|<sub><italic>L</italic>(&#x003BE;) &#x0003D; 0</sub> &#x0003D; 0 is equivalent to the following four conditions:</p>
<disp-formula id="E20"><label>(20)</label><mml:math id="M110"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>w</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Since (&#x003BE;, <italic>a</italic><sup><italic>j</italic></sup>) &#x0003D; 0 is a characteristic, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, ..., 4 we conclude that problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E19">Equation 19</xref>) is the Goursat problem. The method of equation-domain duality allows us to reduce the problem of solvability of a boundary value problem for high-order equations (particularly, hyperbolic type) to the equivalent problem for some equation of less complicated structure and of lower order (in particular, for elliptic type equation, see <xref ref-type="disp-formula" rid="E19">Equation 19</xref>). Thus, the Dirichlet problem for fourth-order hyperbolic equation in a unit disk described by second-order curve <inline-formula><mml:math id="M111"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> is equivalent to the Goursat problem for second-order equation <italic>P</italic>(<italic>D</italic><sub><italic>x</italic></sub>)<italic>u</italic> &#x0003D; 0. Because the curve <italic>P</italic>(<italic>x</italic>) &#x0003D; 0 is elliptic, we reduced the Dirichlet problem for fourth-order hyperbolic equation to the Goursat problem for second-order elliptic equations <italic>P</italic>(<italic>D</italic><sub><italic>x</italic></sub>)<italic>u</italic> &#x0003D; 0, which are well studied.</p>
</sec>
<sec>
<title>4.2 Method of equation-domain duality for the case of weak solutions and solutions from <italic>D(L)</italic></title>
<p>We prove the analog of Lemma 1 for solutions <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>). For any function <italic>u</italic> &#x02208; <italic>H</italic><sup><italic>m</italic></sup>(&#x003A9;), <italic>m</italic> &#x02265; 4, <italic>L</italic><sub>(<italic>p</italic>)</sub><italic>u</italic>&#x02212; traces can be expressed by the following way (it follows from Definition 8 and <xref ref-type="disp-formula" rid="E7">Equation 7</xref>): <inline-formula><mml:math id="M112"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> For <italic>p</italic> &#x0003D; 0, <italic>L</italic><sub>(0)</sub>&#x02212; trace, <italic>L</italic><sub>(0)</sub><italic>u</italic> &#x0003D; <italic>u</italic>|<sub>&#x02202;&#x003A9;</sub> coincides with usual trace.</p>
<p>For <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>), we consider the following boundary value problem</p>
<disp-formula id="E21"><label>(21)</label><mml:math id="M113"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For the Dirichlet problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E15">Equation 15</xref>) and <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>), we have</p>
<disp-formula id="E22"><label>(22)</label><mml:math id="M114"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The principle of equation-domain duality for solutions <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) is assumed as the correspondence (in the sense of Fourier transform) between problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E21">Equations 21</xref>) and <xref ref-type="disp-formula" rid="E14">Equation 14</xref>, which is realized by the following statement. This statement (Lemma 2) is analog of Lemma 1 for <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>).</p>
<p><bold>Lemma 2</bold>. For any non-trivial solution of problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E21">Equation 21</xref>) in the space <italic>D</italic>(<italic>L</italic>), there exists a non-trivial analytic solution <italic>w</italic> of <xref ref-type="disp-formula" rid="E14">Equation 14</xref> from the space &#x02102;<sup><italic>n</italic></sup> in a class <italic>Z</italic><sub>&#x003A9;</sub> of entire functions. The class <italic>Z</italic><sub>&#x003A9;</sub> is defined as the space of Fourier transforms of functions from the set <inline-formula><mml:math id="M115"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>there&#x000A0;exists&#x000A0;some&#x000A0;function&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>such&#x000A0;that</mml:mtext><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;in&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;out&#x000A0;of&#x000A0;</mml:mtext><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M116"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> The function <italic>f</italic>(<italic>x</italic>) is assumed to be extended by zero beyond the boundary.</p>
<p>The proof follows from Definition 9. Let us substitute the function <italic>v</italic>(<italic>x</italic>) &#x0003D; <italic>P</italic><sup><italic>m</italic>&#x02212;&#x003B3;</sup>(<italic>x</italic>)<italic>e</italic><sup><italic>i</italic>(<italic>x</italic>,&#x000E3;<sup><italic>j</italic></sup>)</sup> &#x02208; <italic>ker</italic>(<italic>L</italic><sup>&#x0002B;</sup>), <italic>j</italic> &#x0003D; 1, ..., 4, into equality (<xref ref-type="disp-formula" rid="E6">Equation 6</xref>). Function <inline-formula><mml:math id="M117"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> the space of entire functions (see, for instance, the Paley-Wiener theorem in H&#x000F6;rmander [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]).</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Connection between the Cauchy and the Dirichlet problems. Existence and uniqueness of solutions for hyperbolic equations</title>
<p>The main result of this section is the following existence and uniqueness theorem of the Cauchy problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>).</p>
<p><bold>Theorem 2</bold>. Let us assume that there exist four functions <inline-formula><mml:math id="M118"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> satisfying the conditions</p>
<disp-formula id="E23"><label>(23)</label><mml:math id="M119"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E51a"><mml:math id="M120"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo><mml:mo>&#x02032;</mml:mo><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>j</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x0007D;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:munder><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:munder><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>j</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for any polynomial <italic>Q</italic> &#x02208; <italic>C</italic>[<italic>z</italic>] &#x02208; <italic>KerL</italic><sup>&#x0002B;</sup>, <italic>Q</italic>(&#x02212;&#x000E3;<sup><italic>j</italic></sup> &#x000B7; <italic>x</italic>), <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, 3, 4.</p>
<p>Then, there exists a unique solution <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) to the Cauchy problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>), whose <italic>L</italic>&#x02212; traces are the given functions <italic>L</italic><sub>3</sub>, <italic>L</italic><sub>2</sub>, <italic>L</italic><sub>1</sub>, <italic>L</italic><sub>0</sub>: <italic>L</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x0003D; <italic>L</italic><sub>(<italic>j</italic>)</sub>&#x02212; trace, <italic>j</italic> &#x0003D; 0, 1, 2, 3, which are determined by <xref ref-type="disp-formula" rid="E7">Equation 7</xref>.</p>
<p><italic>Proof</italic>. At first, we prove existence of solution <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) to the Cauchy problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>).</p>
<p>Let us consider the auxiliary Dirichlet problem for the properly elliptic eight-order operator &#x00394;<sup>4</sup> with the given boundary conditions &#x003C6;, &#x003C8;, &#x003C3;, &#x003C7;:</p>
<disp-formula id="E24"><label>(24)</label><mml:math id="M121"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x00394;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It is well known that solution of problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E24">Equation 24</xref>) exists and belongs to the space <italic>H</italic><sup><italic>m</italic></sup>(&#x003A9;), <italic>m</italic> &#x02265; 4. We find some solution <italic>u</italic> to the Cauchy problem in the following form</p>
<disp-formula id="E25"><label>(25)</label><mml:math id="M122"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>v</italic> is a solution of the following problem with null boundary data:</p>
<disp-formula id="E26"><label>(26)</label><mml:math id="M123"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Since all <italic>L</italic>&#x02212;traces of a function <italic>v</italic> are zero and operator <italic>L</italic> is regular, we conclude that <italic>v</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic><sub>0</sub>) and prove resolvability of the operator equation with minimum operator <italic>L</italic><sub>0</sub>(<italic>D</italic><sub><italic>x</italic></sub>):</p>
<disp-formula id="E27"><label>(27)</label><mml:math id="M125"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>in the space <italic>D</italic>(<italic>L</italic><sub>0</sub>).</p>
<p>For resolvability of operator <xref ref-type="disp-formula" rid="E27">Equation 27</xref> with minimum operator <italic>L</italic><sub>0</sub>(<italic>D</italic><sub><italic>x</italic></sub>), it is necessary and sufficiently that right-hand part satisfies the following Fredholm condition</p>
<disp-formula id="E28"><label>(28)</label><mml:math id="M126"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for any <italic>Q</italic> &#x02208; <italic>KerL</italic><sup>&#x0002B;</sup>.</p>
<p>We use <xref ref-type="disp-formula" rid="E4">Equation 4</xref> for the case of function &#x003C9; and fourth-order operator (<italic>m</italic> &#x0003D; 4), and taking into account boundary conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E24">Equation 24</xref>), which mean that the functions <italic>L</italic><sub>0</sub>, <italic>L</italic><sub>1</sub>, <italic>L</italic><sub>2</sub>, <italic>L</italic><sub>3</sub> are <italic>L</italic>&#x02212; traces for a function &#x003C9;, conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E23">Equation 23</xref>), we arrive at <xref ref-type="disp-formula" rid="E28">Equation 28</xref> for any <italic>Q</italic> &#x02208; <italic>KerL</italic><sup>&#x0002B;</sup>. As consequences, we prove resolvability of <xref ref-type="disp-formula" rid="E27">Equation 27</xref> in <italic>D</italic>(<italic>L</italic><sub>0</sub>). Such a way, taking into account representation (<xref ref-type="disp-formula" rid="E25">Equation 25</xref>), we arrive at the conclusion on existence for a solution <italic>u</italic> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>).</p>
<p>Solution uniqueness follows from established above the maximum principle for solutions of the Cauchy problem. Theorem is proved.</p>
<p><italic>Remark 4</italic>. For given boundary data <inline-formula><mml:math id="M127"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> <italic>f</italic> &#x02208; <italic>H</italic><sup><italic>m</italic>&#x02212;4</sup>(&#x003A9;), <italic>m</italic> &#x02265; 4, and for elliptic <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>, solution <italic>u</italic> &#x02208; <italic>H</italic><sup><italic>m</italic></sup>(&#x003A9;), <italic>m</italic> &#x02265; 4 (see Buryachenko [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]). For hyperbolic equations, it is not true because symbol <italic>L</italic>(&#x003BE;) has four real roots. Using the Fourier transform and Lemma 2, we arrive at regularity decreasing.</p>
<p><italic>Remark 5</italic>. The problem of resolvability the Cauchy problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>) is reduced to the integral moment problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E23">Equation 23</xref>).</p>
<sec>
<title>5.1 The Dirichlet problem</title>
<p>In some bounded domain &#x003A9; &#x02208; &#x0211D;<sup>2</sup> with elliptic boundary &#x02202;&#x003A9; &#x0003D; {<italic>x</italic>:<italic>P</italic>(<italic>x</italic>) &#x0003D; 0}, we consider the following Dirichlet problem for fourth-order hyperbolic <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>:</p>
<disp-formula id="E29"><label>(29)</label><mml:math id="M128"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Connection between the Dirichlet problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E29">29</xref>) and the corresponding Cauchy problem is assumed by the following way. Let there exists some solution <italic>u</italic><sup>&#x0002A;</sup> &#x02208; <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) of the Dirichlet problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E29">29</xref>), then we can construct <inline-formula><mml:math id="M129"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula>traces (functions <italic>L</italic><sub>3</sub>, <italic>L</italic><sub>2</sub>, <italic>L</italic><sub>1</sub>, <italic>L</italic><sub>0</sub> from Theorem 2), which are satisfied condition (<xref ref-type="disp-formula" rid="E23">Equation 23</xref>). From Theorem 2, it means that the Cauchy problem is solvable in <italic>D</italic>(<italic>L</italic>). To prove solvability of the Dirichlet problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E29">29</xref>) in <italic>D</italic>(<italic>L</italic>), we have to show that there exist functions <inline-formula><mml:math id="M130"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> which are uniquely determined by <italic>L</italic><sub>(0)</sub>, <italic>L</italic><sub>(1)</sub>&#x02212; traces of the Dirichlet problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E29">Equation 29</xref>). Such a way we arrive at the following inhomogeneous moment problem:</p>
<disp-formula id="E30"><label>(30)</label><mml:math id="M131"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E60a"><mml:math id="M132"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for any polynomial <italic>Q</italic> &#x02208; <italic>C</italic>[<italic>z</italic>] &#x02208; <italic>KerL</italic><sup>&#x0002B;</sup>, <italic>Q</italic>(&#x02212;&#x000E3;<sup><italic>j</italic></sup> &#x000B7; <italic>x</italic>), <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, 3, 4. Thus, solvability of the Dirichlet problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E29">Equation 29</xref>) in <italic>D</italic>(<italic>L</italic>) reduces to solvability of moment problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E30">Equation 30</xref>).</p>
<p><bold>Theorem 3</bold>. For solvability of the Dirichlet problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E29">29</xref>) in <italic>D</italic>(<italic>L</italic>), it is necessary and sufficiently that there exists some solution <inline-formula><mml:math id="M133"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of moment problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E30">Equation 30</xref>). Then <inline-formula><mml:math id="M134"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula> trace, and <inline-formula><mml:math id="M135"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula> trace.</p>
<p><italic>Remark 6</italic>. The exact formulas for evaluation of a couple of functions <inline-formula><mml:math id="M136"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> via known <italic>L</italic><sub>(0)</sub>, <italic>L</italic><sub>(1)</sub>&#x02212; traces can be found for particular cases of domain &#x003A9;. For example, the case of unit disk was considered in Buryachenko [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>].</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6 Role of characteristic billiard for the Fredholm property</title>
<p>In this section, we consider the case of Fredholm property violation. In Burskii and Buryachenko [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>], the Fredholm property violation for the Dirichlet problem in <italic>C</italic><sup><italic>m</italic></sup>(&#x003A9;), <italic>m</italic> &#x02265; 4 was proved. Taking into account Lemma 2, we arrive at the analogous result in the <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x003A9;).</p>
<p><bold>Theorem 4</bold>. The homogeneous Dirichlet problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>)<sup>0</sup>, (<xref ref-type="disp-formula" rid="E29">Equation 29</xref>)<sup>0</sup> has a non-trivial solution in <italic>L</italic><sup>2</sup>(&#x003A9;) if and only if</p>
<disp-formula id="E31"><label>(31)</label><mml:math id="M137"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with some <italic>p</italic><sub><italic>jk</italic></sub>, <italic>q</italic> &#x02208; &#x02124;, <italic>j, k</italic> &#x0003D; 1, 2, 3, 4. Under conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E31">Equation 31</xref>), there exists a countable set of linearly independent polynomial solutions in the form:</p>
<disp-formula id="E32"><label>(32)</label><mml:math id="M138"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, <inline-formula><mml:math id="M139"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are Chebyshev&#x00027;s polynomials, and <inline-formula><mml:math id="M140"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x000E3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p>The necessity of condition (<xref ref-type="disp-formula" rid="E31">Equation 31</xref>) follows from the equation-domain duality (in the case of unit disk), see Lemma 2; sufficiency is proved by construction of non-trivial polynomial solutions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E32">Equation 32</xref>). It is remarkable by the fact that Theorem 4 is true for all types of operator <italic>L</italic>. Here, we discuss conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E31">Equation 31</xref>) for hyperbolic equations, in which these conditions mean the periodicity of characteristics billiard or the John&#x00027;s mapping.</p>
<sec>
<title>6.1 Characteristic billiard</title>
<p>For domain &#x003A9;, which is convex with respect to the characteristics, we construct the mappings <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, ..., 4 for fourth-order hyperbolic equations by the following way.</p>
<p>Let <italic>M</italic><sub><italic>j</italic></sub> be some point on &#x02202;&#x003A9;. Passing through a point <italic>M</italic><sub><italic>j</italic></sub> <italic>j</italic>&#x02212;th characteristic, we obtain a point <italic>M</italic><sub><italic>j</italic>&#x0002B;1</sub> &#x02208; &#x02202;&#x003A9;. Such a way, <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> is a mapping, which transforms <italic>M</italic><sub><italic>j</italic></sub> into <italic>M</italic><sub><italic>j</italic>&#x0002B;1</sub> on the <italic>j</italic>&#x02212;characteristic direction with angle of slope &#x003C6;<sub><italic>j</italic></sub>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, 2, 3, 4. We apply the mapping <italic>T</italic><sub>1</sub> for a point <italic>M</italic><sub>0</sub> &#x02208; &#x02202;&#x003A9; and obtain a point <italic>M</italic><sub>1</sub>. After that, we apply the mapping <italic>T</italic><sub>2</sub> for a point <italic>M</italic><sub>1</sub> and obtain a point <italic>M</italic><sub>2</sub>. We transform <italic>M</italic><sub>2</sub> into <italic>M</italic><sub>3</sub> on direction of characteristic, in which angle of slope equals &#x003C6;<sub>3</sub>, and, finally, we transform <italic>M</italic><sub>3</sub> into <italic>M</italic><sub>4</sub> on direction of the fourth characteristic (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>). Denoted by <italic>T</italic> &#x0003D; <italic>T</italic><sub>4</sub> &#x02218; <italic>T</italic><sub>3</sub> &#x02218; <italic>T</italic><sub>2</sub> &#x02218; <italic>T</italic><sub>1</sub> : <italic>M</italic><sub>0</sub> &#x02208; &#x02202;&#x003A9; &#x02192; <italic>M</italic><sub>4</sub> &#x02208; &#x02202;&#x003A9;, <italic>T</italic> is called the John&#x00027;s mapping. Characteristic billiard is understood as a discrete dynamical system on &#x02202;&#x003A9;, that is, an action of group &#x02124;.</p>
<p>See <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref> for second (wave equation) and fourth-order equations correspondingly.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>Figure 1</label>
<caption><p>Characteristic billiard or the John&#x00027;s mapping for the wave equation <inline-formula><mml:math id="M141"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> on a disk. Period <italic>n</italic> &#x0003D; 2 [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>].</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1467199-g0001.tif"/>
</fig>
<fig id="F2" position="float">
<label>Figure 2</label>
<caption><p>Characteristic billiard for fourth-order equation on a disk with equal angles between characteristics, <inline-formula><mml:math id="M142"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></inline-formula>, which are &#x003C0;&#x02212;rational, and the result of Theorem 4 holds true. Period <italic>n</italic> &#x0003D; 2.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1467199-g0002.tif"/>
</fig>
<p>Some point <italic>M</italic> &#x02208; &#x02202;&#x003A9; is called a periodic point, if there exists some <italic>n</italic> &#x02208; &#x02115; such that <italic>T</italic><sup><italic>n</italic></sup>(<italic>M</italic>) &#x0003D; <italic>M</italic>. Minimal <italic>n</italic>, for which condition <italic>T</italic><sup><italic>n</italic></sup>(<italic>M</italic>) &#x0003D; <italic>M</italic> holds, is called the period of a point <italic>M</italic>. For second-order hyperbolic equations, there was proved [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] that periodicity of the John&#x00027;s algorithm is sufficient for violation of the Fredholm property of the Dirichlet problem. Analogous result is true for fourth-order hyperbolic <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>. Let us consider domain &#x003A9; &#x0003D; <italic>K</italic>&#x02212; unit disk in &#x0211D;<sup>2</sup>.</p>
<p>Let us show that conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E31">Equation 31</xref>) are necessary and sufficient for periodicity of the John&#x00027;s algorithm. It is clear that</p>
<disp-formula id="E33"><label>(33)</label><mml:math id="M143"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003C4; is angular parameter of a point <italic>M</italic> &#x02208; <italic>K</italic>. From <xref ref-type="disp-formula" rid="E33">Equation 33</xref>, it follows</p>
<disp-formula id="E64a"><mml:math id="M144"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>for any <italic>m</italic> &#x02208; &#x02124;. Under conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E31">Equation 31</xref>), any point <italic>M</italic> &#x02208; <italic>K</italic> is periodical; thus, the John&#x00027;s algorithm is periodical. If now mapping <italic>T</italic> is periodical for some <italic>n</italic> &#x02208; &#x02115;, then &#x003C6;<sub>4</sub> &#x02212; &#x003C6;<sub>3</sub> &#x0002B; &#x003C6;<sub>2</sub> &#x02212; &#x003C6;<sub>1</sub> &#x02208; &#x003C0;&#x0211A;, which implies that conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E31">Equation 31</xref>) are satisfied.</p>
<p>Such a way we arrive at the following statement.</p>
<p><bold>Theorem 5</bold>. The periodicity of characteristic billiard on the unit disk is necessary and sufficient for violation of the Fredholm property of the Dirichlet problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>)<sup>0</sup>, (<xref ref-type="disp-formula" rid="E29">Equation 29</xref>)<sup>0</sup> in <italic>L</italic><sup>2</sup>(<italic>K</italic>). Its kernel consists of countable set of linearly independent polynomial solutions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E31">Equation 31</xref>).</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="discussion" id="s7">
<title>7 Discussion</title>
<p>In this section, we discuss some potential challenges in applying the results and proposed methods.</p>
<p>The first challenge concerns the presence of some lower terms in many hyperbolic models, for which our results can be applied.</p>
<p>For example, a model of Timoshenko beam with and without internal damping has the form</p>
<disp-formula id="E65a"><mml:math id="M145"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Here, <italic>u</italic> is a deflection of beam due to bending only, <italic>G</italic> is a modulus of rigidity, <italic>A</italic> is a constant, cross-sectional area of beam, &#x003C1;&#x02212; mass density of a beam material, <italic>E</italic>&#x02212; modulus of elasticity, <italic>I</italic>- moment of inertia of a beam cross-section with respect to the neutral axis of bending, <italic>k</italic>- constant, depends on the shape of the cross-section of a beam. Qualitative analysis for initial and boundary value problems is possible via application of maximum principle. For this reason, we need to have an analog of Theorem 1 for fourth-order equations, containing second-order lower terms.</p>
<p>The same situation appears in the case of studying the boundary value problems for fourth-order hyperbolic equation which is connected with response of semi-space to a short laser pulse and belongs to generalized thermoelasticity [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]. The model equation of this process contains third -order lower term and has the form:</p>
<disp-formula id="E66a"><mml:math id="M146"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M147"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and &#x003B5; are constants, <inline-formula><mml:math id="M148"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <italic>f</italic>(<italic>x, t</italic>) is a given function.</p>
<p>Another application of obtained results concerns the cases of non-linear external forces. A lot of models involve external sources <italic>f</italic> depending on <italic>u</italic>:<italic>f</italic>(<italic>u</italic>), which make the equation under consideration quasilinear. Due to similar principal part, our methods are still applied because <italic>L</italic>&#x02212; traces are not changed:</p>
<disp-formula id="E67a"><mml:math id="M149"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Here, the operator <italic>L</italic> is the same as in <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s8">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s9">
<title>Author contributions</title>
<p>YA: Conceptualization, Data curation, Formal analysis, Funding acquisition, Investigation, Methodology, Project administration, Resources, Software, Supervision, Validation, Visualization, Writing &#x02013; original draft. KB: Conceptualization, Data curation, Formal analysis, Funding acquisition, Investigation, Methodology, Project administration, Resources, Software, Supervision, Validation, Visualization, Writing &#x02013; original draft, Writing &#x02013; review &#x00026; editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s10">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. This work was supported by the Volkswagen Foundation (the project number 9C624). Kateryna Buryachenko was supported by Math&#x0002B;, project AA2-21.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="conf1">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s11">
<title>Publisher&#x00027;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Agmon</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Nirenberg</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Frotter</surname> <given-names>MH</given-names></name></person-group>. <article-title>A maximum principle for a class of hyperbolic equations and applications to equations of mixed elliptic&#x02013;hyperbolic type</article-title>. <source>Commun Pure Appl Mathem</source>. (<year>1953</year>) <volume>6</volume>:<fpage>455</fpage>&#x02013;<lpage>70</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/cpa.3160060402</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Burskii</surname> <given-names>VP</given-names></name></person-group>. <source>Methods for Studying Boundary Value Problems for General Differential Equations</source>. <publisher-loc>Kyiv</publisher-loc>: <publisher-name>Naukova dumka.</publisher-name> (<year>2002</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Burskii</surname> <given-names>VP</given-names></name> <name><surname>Zhedanov</surname> <given-names>AS</given-names></name></person-group>. <article-title>On Dirichlet, Poncelet and Abel problems</article-title>. <source>Commun Pure Appl Analysis</source>. (<year>2013</year>) <volume>12</volume>:<fpage>1587</fpage>&#x02013;<lpage>633</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/cpaa.2013.12.1587</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Burskii</surname> <given-names>VP</given-names></name> <name><surname>Buryachenko</surname> <given-names>KO</given-names></name></person-group>. <article-title>Some aspects of the nontrivial solvability of homogeneous dirichlet problems for linear equations of arbitrary even order in the disk</article-title>. <source>Mathem Notes</source>. (<year>2005</year>) <volume>77</volume>:<fpage>461</fpage>&#x02013;<lpage>70</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11006-005-0044-9</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Buryachenko</surname> <given-names>KO</given-names></name></person-group>. <article-title>Solvability of inhomogeneous boundary value problems for the fourth-order differential equations, Ukr</article-title>. <source>Math Journal</source>. (<year>2012</year>) <volume>63</volume>:<fpage>1165</fpage>&#x02013;<lpage>76</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11253-012-0570-z</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Burskii</surname> <given-names>VP</given-names></name> <name><surname>Buryachenko</surname> <given-names>KO</given-names></name></person-group>. <article-title>On the breakdown of the uniqueness of a solution of the dirichlet problem for typeless differential equations of arbitrary even order in a disk</article-title>. <source>J Mathem Sci</source>. (<year>2013</year>) <volume>190</volume>:<fpage>539</fpage>&#x02013;<lpage>66</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10958-013-1270-4</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Buryachenko</surname> <given-names>EA</given-names></name></person-group>. <article-title>On the uniqueness of solutions of the Dirichlet problem in a disk for fourth-order differential equations in degenerated cases</article-title>. <source>Nelin Gran Zad</source>. (<year>2000</year>) <volume>10</volume>:<fpage>44</fpage>&#x02013;<lpage>9</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Buryachenko</surname> <given-names>KO</given-names></name></person-group>. <article-title>On the dimension of the kernel of the dirichlet problem for fourth order equations</article-title>. <source>Differ Equat</source>. (<year>2015</year>) <volume>51</volume>:<fpage>477</fpage>&#x02013;<lpage>86</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1134/S0012266115040059</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Capsoni</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Vigano</surname> <given-names>GM</given-names></name> <name><surname>Bani-Hani</surname> <given-names>Kh</given-names></name></person-group>. <article-title>On damping effects in Timoshenko beams</article-title>. <source>Int J Mech Sci</source>. (<year>2013</year>) <volume>73</volume>:<fpage>27</fpage>&#x02013;<lpage>39</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijmecsci.2013.04.001</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Yi</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Ying</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>A class of fourth-order hyperbolic equations with strongly damped and nonlinear logarithmic terms</article-title>. <source>Electr Res Arch</source>. (<year>2021</year>) <volume>29</volume>:<fpage>3867</fpage>&#x02013;<lpage>87</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/era.2021066</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Clain</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Finite volume maximum principle for hyperbolic scalar problems</article-title>. <source>SIAM J Numer Anal</source>. (<year>2013</year>) <volume>51</volume>:<fpage>467</fpage>&#x02013;<lpage>90</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/110854278</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fichera</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <article-title>A boundary value problem connected with response of semi-space to a short laser pulse</article-title>. <source>Atti della Accad Nazionale dei Lincei Classe di Scienze Fisiche, Matem Naturali Rendiconti Lincei Matem Applic</source>. (<year>1997</year>) <volume>8</volume>:<fpage>197</fpage>&#x02013;<lpage>228</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Grubb</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <source>Distributions and Operators (Graduate Texts in Mathematics)</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name>. (<year>2009</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>H&#x000F6;rmander</surname> <given-names>L</given-names></name></person-group>. <source>The Analysis of Linear Partial Differential Operators I-IV</source>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>1983</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>John</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>The Dirichlet problem for a hyperbolic equations</article-title>. <source>Amer J Math</source>. (<year>1941</year>) <volume>63</volume>:<fpage>141</fpage>&#x02013;<lpage>54</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.2307/2371285</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kmit</surname> <given-names>I</given-names></name> <name><surname>Recke</surname> <given-names>L</given-names></name></person-group>. <article-title>Forced frequency locking for semilinear dissipative hyperbolic PDEs</article-title>. <source>J Dyn Differ Equat</source>. (<year>2024</year>) <volume>36</volume>:<fpage>2951</fpage>&#x02013;<lpage>97</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10884-022-10236-0</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>De-Xing</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>Maximum principle in nonlinear hyperbolic systems and its applications</article-title>. <source>Nonl Anal</source>. (<year>1998</year>) <volume>32</volume>:<fpage>871</fpage>&#x02013;<lpage>80</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0362-546X(97)00534-8</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mawhin</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Ortega</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Robles-P&#x000E9;rez</surname> <given-names>AM</given-names></name></person-group>. <article-title>Maximum principles for bounded solutions of the telegraph equation in space dimensions two and three and applications</article-title>. <source>J Differ Equ</source>. (<year>2005</year>) <volume>208</volume>:<fpage>42</fpage>&#x02013;<lpage>63</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jde.2003.11.003</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mawhin</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Ortega</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Robles-Perez</surname> <given-names>AM</given-names></name></person-group>. <article-title>A maximum principle for bounded solutions of the telegraph equations and applications to nonlinear forcing</article-title>. <source>J Math Anal Appl</source>. (<year>2000</year>) <volume>251</volume>:<fpage>695</fpage>&#x02013;<lpage>709</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1006/jmaa.2000.7038</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mawhin</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Ortega</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Robles-Prez</surname> <given-names>AM</given-names></name></person-group>. <article-title>A maximum principle for bounded solutions of the telegraph equation in space dimension three</article-title>. <source>Compt Rendus Mathm</source>. (<year>2002</year>) <volume>334</volume>:<fpage>1089</fpage>&#x02013;<lpage>94</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S1631-073X(02)02406-8</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ortega</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Robles-Perez</surname> <given-names>AM</given-names></name></person-group>. <article-title>A maximum principle for periodic solutions of the telegraph equation</article-title>. <source>J Math Anal Appl</source>. (<year>1998</year>) <volume>221</volume>:<fpage>625</fpage>&#x02013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1006/jmaa.1998.5921</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Posilicano</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Self-adjoint extensions of restrictions</article-title>. <source>arXiv preprint math-ph/0703078</source>. (<year>2007</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Protter</surname> <given-names>MH</given-names></name> <name><surname>Weinberger</surname> <given-names>HF</given-names></name></person-group>. <source>Maximum Principle in Differential Equations</source>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag.</publisher-name> (<year>1984</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-1-4612-5282-5</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Uzzal</surname> <given-names>RU</given-names></name> <name><surname>Bhat</surname> <given-names>RB</given-names></name> <name><surname>Ahmed</surname> <given-names>W</given-names></name></person-group>. <article-title>Dynamic response of a beam subjected to moving load and moving mass supported by Pasternak foundation</article-title>. <source>Shock Vibr</source>. (<year>2012</year>) <volume>19</volume>:<fpage>205</fpage>&#x02013;<lpage>20</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2012/919512</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ruland</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Zillinger</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Zwicknagl</surname> <given-names>B</given-names></name></person-group>. <article-title>Higher sobolev regularity of convex integration solutions in elasticity: the dirichlet problem with affine data in int (K<sup><italic>lc</italic></sup>)</article-title>. <source>SIAM J Mathem Anal</source>. (<year>2018</year>) <volume>50</volume>:<fpage>3791</fpage>&#x02013;<lpage>841</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/17M1149687</pub-id></citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>