Schauder tahminleri - Schauder estimates

İçinde matematik, Schauder tahminleri bir sonuç koleksiyonudur. Juliusz Schauder  (1934, 1937 ) doğrusal, düzgün bir şekilde çözümlerin düzenliliği ile ilgili eliptik kısmi diferansiyel denklemler. Tahminler, denklemin uygun şekilde pürüzsüz şartlar ve uygun şekilde sorunsuz çözümler, ardından Hölder normu katsayı ve kaynak terimleri için çözümün Hölder normları açısından kontrol edilebilir. Bu tahminler hipotezle bir çözümün varlığını varsaydığından, bunlara önceden tahminler.

Hem bir iç sonuç, sınırdan uzak iç alanlardaki çözüm için bir Hölder koşulu vererek ve sınır sonuç, tüm etki alanındaki çözüm için Hölder koşulunu verir. İlk sınır yalnızca uzamsal boyuta, denkleme ve sınıra olan mesafeye bağlıdır; ikincisi, sınırın düzgünlüğüne de bağlıdır.

Schauder tahminleri, kullanım için gerekli bir ön koşuldur. süreklilik yöntemi çözümlerin varlığını ve düzenliliğini kanıtlamak için Dirichlet sorunu eliptik PDE'ler için. Bu sonuç, denklemin katsayıları ve sınır koşullarının doğası yeterince pürüzsüz olduğunda, PDE için pürüzsüz bir klasik çözüm olduğunu söylüyor.

Gösterim

Schauder tahminleri ağırlıklı Hölder normları cinsinden verilmiştir; D.Gilbarg'ın metninde verilen notasyonu takip edecek ve Neil Trudinger  (1983 ).

Sürekli bir fonksiyonun üstünlük normu ${displaystyle fin C (Omega)}$ tarafından verilir

${displaystyle | f | _ {0; Omega} = sup _ {xin Omega} | f (x) |}$

Hölder'in üslü sürekliliği olan bir fonksiyon için ${displaystyle alpha}$, demek ki, ${görüntü stili yüzgeci C ^ {alfa} (Omega)}$ olağan Hölder seminormu tarafından verilir

${displaystyle [f] _ {0, alfa; Omega} = sup _ {x, yin Omega} {frac {| f (x) -f (y) |} {| x-y | ^ {alfa}}}.}$

İkisinin toplamı, tam Hölder normu f

${displaystyle | f | _ {0, alpha; Omega} = | f | _ {0; Omega} + [f] _ {0, alpha; Omega} = sup _ {xin Omega} | f (x) | + sup _ {x, yin Omega} {frac {| f (x) -f (y) |} {| xy | ^ {alfa}}}.}$

Türevlenebilir işlevler için sentürevleri içeren daha yüksek mertebeden normları dikkate almak gerekir. İle fonksiyonlar uzayındaki norm k sürekli türevler, ${görüntü stili C ^ {k} (Omega)}$, tarafından verilir

${displaystyle | u | _ {k; Omega} = toplam _ {| eta | leq k} sup _ {xin Omega} | D ^ {eta} u (x) |}$

nerede ${displaystyle eta}$ tüm aralıklar çoklu endeksler uygun siparişlerin. Olan fonksiyonlar için küslü sürekli Tutucu olan inci dereceden türevler ${displaystyle alpha}$uygun yarı norm tarafından verilir

${displaystyle [u] _ {k, alfa; Omega} = sup _ {stackrel {x, yin Omega} {| eta | = k}} {frac {| D ^ {eta} u (x) -D ^ {eta} u (y) |} {| x-y | ^ {alfa}}}}$

tam bir norm veren

${displaystyle | u | _ {k, alfa; Omega} = | u | _ {k; Omega} + [u] _ {k, alfa; Omega} = toplam _ {| eta | leq k} sup _ {xin Omega} | D ^ {eta} u (x) | + sup _ {stackrel {x, yin Omega} {| eta | = k}} {frac {| D ^ {eta} u (x) -D ^ {eta} u (y) |} {| x-y | ^ {alfa}}}.}$

İç tahminler için normlar sınıra olan mesafeye göre ağırlıklandırılır.

${displaystyle d_ {x} = d (x, kısmi Omega)}$

türev ile aynı güce yükseltilir ve seminormlar ağırlıklandırılır.

${displaystyle d_ {x, y} = min (d_ {x}, d_ {y})}$

uygun güce yükseltildi. Bir fonksiyon için ortaya çıkan ağırlıklı iç norm şu şekilde verilir:

${displaystyle | u | _ {k, alfa; Omega} ^ {*} = | u | _ {k; Omega} ^ {*} + [u] _ {k, alfa; Omega} ^ {*} = toplam _ {| eta | leq k} sup _ {xin Omega} | d_ {x} ^ {| eta |} D ^ {eta} u (x) | + sup _ {stackrel {x, yin Omega} {| eta | = k}} d_ {x, y} ^ {k + alfa} {frac {| D ^ {eta} u (x) -D ^ {eta} u (y) |} {| xy | ^ {alfa }}}}$

Zaman zaman ağırlığın "ekstra" güçlerinin eklenmesi gerekir.

${displaystyle | u | _ {k, alfa; Omega} ^ {(m)} = | u | _ {k; Omega} ^ {(m)} + [u] _ {k, alfa; Omega} ^ {( m)} = toplam _ {| eta | leq k} sup _ {xin Omega} | d_ {x} ^ {| eta | + m} D ^ {eta} u (x) | + sup _ {stackrel {x, yin Omega} {| eta | = k}} d_ {x, y} ^ {m + k + alfa} {frac {| D ^ {eta} u (x) -D ^ {eta} u (y) |} {| xy | ^ {alfa}}}.}$

Formülasyon

Bu bölümdeki formülasyonlar D.Gilbarg'ın metninden alınmıştır ve Neil Trudinger  (1983 ).

İç tahminler

Sınırlı bir çözüm düşünün ${displaystyle uin C ^ {2, alfa} (Omega)}$ etki alanında ${displaystyle Omega}$ eliptik, ikinci dereceden kısmi diferansiyel denklem

${displaystyle toplamı _ {i, j} a_ {i, j} (x) D_ {i} D_ {j} u (x) + toplam _ {i} b_ {i} (x) D_ {i} u (x ) + c (x) u (x) = f (x)}$

kaynak terimin tatmin ettiği yer ${görüntü stili yüzgeci C ^ {alfa} (Omega)}$. Sabit varsa ${displaystyle lambda> 0}$ öyle ki ${displaystyle a_ {i, j}}$ kesinlikle eliptiktir,

${displaystyle toplamı a_ {i, j} (x) xi _ {i} xi _ {j} geq lambda | xi | ^ {2}}$ hepsi için ${displaystyle xin Omega, xi matematiğinde {R} ^ {n}}$

ve ilgili norm katsayılarının tümü başka bir sabitle sınırlıdır ${displaystyle Lambda}$

${displaystyle | a_ {i, j} | _ {0, alfa; Omega}, | b_ {i} | _ {0, alfa; Omega} ^ {(1)}, | c | _ {0, alfa; Omega } ^ {(2)} leq Lambda.}$

Sonra ağırlıklı ${görüntü stili C ^ {2, alfa}}$ normu sen üstünlüğü tarafından kontrol edilir sen ve Tutucu normu f:

${displaystyle | u | _ {2, alfa; Omega} ^ {*} leq C (n, alfa, lambda, Lambda) (| u | _ {0, Omega} + | f | _ {0, alfa; Omega} ^ {(2)}).}$

Sınır tahminleri

İzin Vermek ${displaystyle Omega}$ olmak ${görüntü stili C ^ {2, alfa}}$ alan (yani, alanın sınırındaki herhangi bir nokta hakkında, sınır yüzeyi, koordinatların uygun bir dönüşünden sonra, bir ${görüntü stili C ^ {2, alfa}}$ işlev), bir işlevle çakışan Dirichlet sınır verileriyle ${displaystyle phi (x)}$ ki bu da en azından ${görüntü stili C ^ {2, alfa}}$. Daha sonra, iç tahmin durumunda olduğu gibi katsayılar üzerinde benzer koşullara tabi olarak, ağırlıksız Tutucu normu sen kaynak terimin ağırlıksız normları, sınır verileri ve üstünlük normu tarafından kontrol edilir. sen:

${displaystyle | u | _ {2, alfa; Omega} leq C (n, alfa, lambda, Lambda, Omega) (| u | _ {0, Omega} + | f | _ {0, alfa; Omega} + | phi | _ {2, alfa; kısmi Omega}).}$

Çözüm ne zaman sen tatmin eder maksimum ilke, sağ taraftaki ilk terim çıkarılabilir.

Kaynaklar

• Gilbarg, D .; Trudinger, Neil (1983), İkinci Dereceden Eliptik Kısmi Diferansiyel Denklemler, New York: Springer, ISBN  3-540-41160-7
• Schauder, Juliusz (1934), "Über lineare elliptische Differentialgleichungen zweiter Ordnung", Mathematische Zeitschrift (Almanca), Berlin, Almanya: Springer-Verlag, 38 (1), s. 257–282, doi:10.1007 / BF01170635 BAY1545448
• Schauder, Juliusz (1937), "Numerische Abschätzungen in elliptischen linearen Differentialgleichungen" (PDF), Studia Mathematica (Almanca), Lwów, Polonya: Polska Akademia Nauk. Instytut Matematyczny, 5, s. 34–42

daha fazla okuma

• Courant, Richard; Hilbert, David (1989), Matematiksel Fizik Yöntemleri, 2 (1. İngilizce ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN  0-471-50439-4
• Han, Qing; Lin, Fanghua (1997), Eliptik Kısmi Diferansiyel Denklemler, New York: Courant Matematik Bilimleri Enstitüsü, ISBN  0-9658703-0-8, OCLC  38168365 BAY1669352