Ecuación integral de Volterra

En matemáticas, las ecuaciones integrales de Volterra son un tipo especial de ecuaciones integrales. Están divididas en dos grupos: de primer y segundo tipo.

Las ecuaciones integrales de Volterra fueron presentadas por el físico y matemático italiano Vito Volterra (1860–1940) y luego estudiadas por Traian Lalescu en su tesis de 1908, Sur les équations de Volterra, escritas bajo la dirección de Émile Picard. En 1911, Lalescu escribió el primer libro de ecuaciones integrales.

Las ecuaciones integrales de Volterra se aplican en demografía, el estudio de los materiales viscoelásticos y en ciencias actuariales a través de la ecuación de renovación.

Una ecuación de Volterra lineal de primer tipo es:

donde ${displaystyle f}$ es una función dada y ${displaystyle x}$ es una función desconocida que busca resolverse.

Una ecuación lineal de Volterra de segundo tipo es:

Una ecuación lineal integral de Volterra es una ecuación de convolución si

donde la función ${displaystyle K}$ en la integral es llamada kernel. Estas ecuaciones pueden ser analizadas y resueltas por los métodos de la transformada de Laplace.

Una ecuación lineal de Volterra de primer tipo puede ser reducida a una ecuación lineal de Volterra de segundo tipo asumiendo que ${displaystyle K(t,t) eq 0}$. Derivando la ecuación lineal de Volterra de primer tipo obtenemos

dividiendo entre ${displaystyle K(t,t)}$ obtenemos

definiendo ${ extstyle {widehat {f}}(t):={frac {1}{K(t,t)}}{frac {df}{dt}}}$ y ${ extstyle { ilde {K}}(t,s):=-{frac {1}{K(t,t)}}{frac {partial K}{partial t}}}$ completa la transformación de una ecuación lineal de Volterra de primer tipo a una ecuación lineal de Volterra de segundo tipo.