1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

các kết quả chuẩn bị các không gian hàm

12 305 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 12
Dung lượng 2,44 MB

Nội dung

trình bày về các kết quả chuẩn bị các không gian hàm

Trang 1

CHUaNG 2

CAC KET QUA CHUAN BJ CAC KHONG GIAN HAM

11.1 CAC KHONG GIAN HAM

D~t 0 = (0,1), ta bo qua dinh nghia cac khong gian ham thong

dl;lng: em (0), LP(0), Hm (0), Wm,p(0).

Vai m6i ham v E eo (0) ta dinh nghia II vII nhusau

(1

)

1/ 2

(2.1) Ilvll=llvllH=lfrv2(r)dr .

Ta dinh nghiaH la d~y du h6a cua khong gian eo (0) d6i vai

chua'n 11.11.

Tuong tlf, vai m6i ham v E el (0) ta dinh nghia 11.11 v nhusau

(2.2)

IIvIlv=(llvI12+II/IIT'

va dinh nghia V la d~y du h6a cua khong gian el (0) d6i vai chua'n 11.11 v

Chli Y r~ng cac chua'n 11.11 va 11.11 v l~n luQt duQc sinh ra tu cac

tich vo huang

(2.3)

1

(u,v) = fru(r)v(r)dr,

0

1

(2.4) (u,v)+(ul,v/)= fr[u(r)v(r)+ul(r)/(r)] dr.

Khi d6, ta d~ dang chung minh dng H, V la cac khong gian

Hilbert

Trang 2

B6 d~ 2.1 V tru m~t trang H vdi phep nhung lien tf:lc.

Chung minh Hitin nhien ding II v II ~ II v IIv ' 'v'vE V, do do phep

nhung tu V v~lOH la lien t1;1C.M~t khac C](0) c V va tru m~t

trong H, do do V tru m~t trong H.

B6 d~ sail cho mQt s6 danh gia thuong sa d1;1ng.

B6 d~ 2.2 Vdi mQi v E Cl (0), &> 0 va r E [0,1], ta co:

(2.5)

(2.6)

(2.7)

(2.8)

IIvll2 ~11/112 +v2(l),

Iv(l) I~vGllvIIv'

Frlv(r)I~21Ivllv'

v2(l)~&llv/r +(2+ :)llvI12.

Chung minh.

0 ~ r2 < r ~ 1, ta co

IIvl12= frv2(r)dr=~v2(l)- fr2v(r)/(r)dr

]

~ ~v2(l) + Sri v(r)v/ (r) I dr

~~v2(l)+llvllll/112 .

<;~ v2(1) + ~(1IvI12+llvf}

Suy ra IIvl12~v2(l)+llv/r.

Do do (2.5) dU<;1c chung minh.

Nghi~m l(li (2.6).

]

Ta co v2(1)=f(r2v2 (r))/ dr

0

Trang 3

1 1

= 2 frv2(r)dr + 2 fr2v(r)v/ (r)dr

~21IvIl2+2I1vllll/11

~211v112+lIv112+II/f

~3(lIvIl2+11/f)=3I1vll~

V~y I v(1) I~ J311 v IIv va (2.6) ducjc chung minh.

Nghi~m l(;li (2.7).

Ta co

2 fs v(s)/ (s )ds = fs d(v2(s))

1

=v2(1) - rv2(r) - fv2(s)ds ~ v2(1) - rv2(r).

r

Suy fa

1

rv2(r) ~ v2(1) - 2 fsv(s)/ (s)ds

r

1

~ v2(1) + 2 Sri v(r)/ (r) I dr

0

~ v2 (1) + 211villi/II

~v2(1)+llvI12 +11/112

~31Ivll~ +llvll~ =4I1vll~.

V~y ~lv(r)I~21Ivllv'

Do do (2.7) ducjc chung minh.

Nghi~m l(;li (2.8).

Theo chung minh (2.6) ta co

V2(1):0; 211v112+211v1111/ II=211 v 112+ 2 J-)IvII.J&.1I/11

~(2+ ~)lIvIl2+c:II/f

Trang 4

Do do (2.8) du'<Jcchung minh.

B6 d~ 2.3

Ta dang nhtit H wJi HI (d6'i ngau cila H) Khi do ta co

V C H ==HI C vi, vdi cac phep nhung lien tl;lcva ndm tru mcJt.

Chung minh Tru'dc he't ta chung minh r~ng H nhung trong Vi

VI VcH,vdimQi wEH, anhxC;l Tw:V~R

1

xacdinhbdi vHTw(v)=(w,v)= frw(r)v(r)dr

latuySn tlnh lien t\lC tren V, tuc la Tw E vi.

Ta xet anh Xc;lT: H ~ Vi

wHT(w)=Tw'

Khi do ta co

(Tw,V)VI,v = (w, v), \iv E V, \iw E H.

Ta se chung minh r~ng toan tii'T thoa cac tinh cha't sail

(i) T : H ~ Vi la d(/fl anh,

(ii) IITwllvl~llwll, \iwEH,

(iii) T(H) = {Tw: w EH} la tru mcJttrang Vi.

Chung minh (i) D~ tha'yr~ng T tuySn tinh NSu Tw=0 thl

(W,V)=(TW,V)VIV=O,, \iVEV.

VI V tru ffi~ttrong H, nen ta co

(w,v)=O, \ivEH.

Do do w = O V~y T la don anh, nghla la, ffiQtphep nhung tu H

vao vi

Chung minh (ii) Ta co vdi inQi v EH,

Trang 5

IITwllvl = sup I(Tw,v)l= sup I(w,v) I

VEV,llvllv=l VEV,llvllv=l

::; sup IIWIIIIVII::; sup IIWllllVllv =IIWII.

VEV,IIv Ilv=l VEV,IIv Ilv=l

Chung minh (iii) Ta chung rninh ding rnQi phiS-rn ham tuye'n

tinh lien wc tren vi va trit$t lieu tren T(H) thl ding trit$t lieu

A

V I

tren

Coi L E (Vi ivai (L,Tw)VII Vi = 0,, \:fTwE T(H) Ta chung rninh

rang L =0, th~t v~y, do V phein X'.l,tuc la (VI)1 = V theo nghla

(*) \:fL E (Vi i, 31 E V: (L,Z)VII ,vi = (z,/)vl v' \:fz E Vi.,

Lffy z=Tw EVI ta co O=(L,Tw)VII,v1 =(w,/), \:fWEV.

Do V tru rn~t trong H lien ta co (w,/) = 0, \:fw E H.

V~y 1= O Theo (*) ta co

(L,Z)VII,v1 = (Z,l)VI,V =0, \:fzEVI.

V~y L trit$tlieu tren vi.

Chu thich 2.1 Tli b6 d~ 2.2, ta cling dung ky hit$u tich vo huang

(.,.) de chi c~p tich d6i ng~u giii'a V, Vi.

B6 d~ 2.4 Phep nhung V C. H ill compact.

Chung minh xern [5].

(

2

)

1/ 2

Chu thich 2.2 Tli b6 d~ 2.2 suy ra r~ng v2(1)+II/ II va

(2.9)

~llvll~ ::;11/112+v2(1)::;41Ivll~, \:fvEV

Trang 6

Th~y v~y, bfft d~ng thuc thu nhfft cua (2.9) co duQcla do

Ilvll~=11/112 +llvl12 ~II/f +II/f +V2(1)

~ 2(11 vf +vZ (1) ).

Bfft d~ng thuc con l~i cua (2.9) duQc suy ra tli

II/f +v2(1)~II/f +31Ivll~~41Ivll~

Ta chu yrang

(2.10) lirn Fr vCr) = 0, Vv E V.

r~O+

(xern [1] trang 128 )

Mi;it khac, do HI (&,1) C CO([&,1]), 0 < &< 1 va

(2.11) F&llvIIHI(8,1)~llvllv' VVEV.

Ta suy ra rang

(2.12) vi [8,1]E CO([&,1]), V &, 0 < &< 1.

Tli (2.10), (2.12) suy ra

(2.13) FrvECO([O,I]), VVEV.

11.2 KHONG GIAN HAM LP(O,T;X), 1~ p ~ 00

Cho X la khong gian Banach th\fc d6i vdi chuffn11.llx

Ta ky hi~u LP(O,T;X), 1~ p ~ 00, la khong gian cac lOp tudng

T

dudng chua ham u : (O,T) »X do duQc, sao cho ~Iu(t) II~ dt <00

o

vdi 1~ p <00

hay ~M>O:llu(t)llx ~M, a.e tE(O,T) vdi p=oo.

Ta dinh nghla chuffn trong LP(O,T;X), 1~ P ~ 00 nhusau:

Trang 7

T

J

1I P

IluIILP(O,r;X) ~ }IU(t)II;dt vdi bp<oo,

vaIIuII L'XJ (O ToX } = ess supIIu(t) Ilx

, , O<I<T

=inf{M>O:llu(t)llx ~M,a.e tE(O,T)} voi p=oo.

Khi do ta co cac b6 d~ sau day ma chung minh cua chung co th€

Hm thffy trong J.L.Lions [2].

B6 d~ 2.5 LP(O,T;X) III kh6ng gian Banach.

~+~= 1, 1< P < 00, (LP(O,T;X))I = L/ (O,T;XI) III d6i ngt1u

cila LP (O,T;X).

Ran nila, ne'u X phdn xg, tht LP(O,T;X) Gangphdn xg,.

I

B6 d~ 2.7 (L] (O,T;X)) = rfJ (O,T;XI).

Ran nila, cac kh6ng gian L\O,T;X), Loo(O,T;XI) kh6ng phdn xg,.

Chu thich 2.3 N€u X = LP (0) thl LP(O,T;X) = LP (0 x (O,T)).

Phan b6 co gia tri vectd.

Dinh nghia 2.1 Cho X la mQt khong gian Banach thlfc MQt anh

X(;ltuye'n tinh lien t\lC tit D«O,T)) vao X du<jcgQi la mQt phan b6

co gia tri trong X T~p cac phan b6 co gia tri trong X ky hi~u la

DI (O,T;X) = L(D(O,T);X) = {f: D(O,T) ~ X /f tuye'n tinh va

lien t\lC}.

Chu thich 2.4 Ta ky hi~u D(O,T) thay cho D((O,T)) ho~c

C:«O,T)) d€ chi khong gian cac ham s6thlfC kha vi vo h(;lnco

gia compact trong (O,T).

Trang 8

Djnh nghia 2.2 Cho f E D/ (O,T;X) Ta dinh nghla d(;loham

df theo nghla phan b6 cua f bdi c6ng thlic

dt

(2.14)

\ ~,rp) =- \1,~), Vrp eD(O,T).

Cae tinh eha't.

1/ Cho v E LP(O,T;X) Ta lam tu'ong ling vdi no bdi anh X(;l

~ :D(O,T) ~ X nhu'sau:

(2.15)

T

(~,cp)= fv(t)cp(t)dt, VcpED(O,T).

0

Ta co th~ nghi<$ml(;lir~ng ~ E D/ (O,T;X) Th~t v~y

i) Anh X(;l~ : D(O,T) ~ X hi~n nhien la tuy~n tinh

ii) Ta nghi<$ml(;lianh X(;l~ : D(O,T) ~ X lien We

Gia sa {cpj} c D(O,T) saG cho lim CPj= 0 trong D(O,T)ta co J-++OO

(

T

)

p

(

)

/

~ }I vet) II ~ dt ~9'j(t) IP dt

Do do limII(Tv,cpj)II =o V~y~ E D/ (O,T;X).

j.-++oo ~ O.

2/ Anh X(;lv H Tv la mOt don anh, tuy~n tinh tu LP(O,T;X) VaG

D/ (O,T;X), do do ta co th~ d6ng nha't Tv= v

Khi do ta co k~t qua san t!:)f.LI<H.TlfN~HEN

Bo de 2.8 (J.L.Lions [2])

000.333

Trang 9

LP (O,T;X) C DI (O,T;X) V(Jiphep nhung lien t1:lc.

D~o ham trong LP(O,T;X).

Do b6 d~ 2.8, vdi f E LP(O,T;X) ta co th~ coi f va do do df la

dt cac phffn til'cua DI (O,T;X) Ta co cac ke't qua sau.

B6 d~ 2.9 (J.L.Lions)

Neu f,fl EL1(O,T;X) thi f bang hdu het vdi mi}t ham lien t1:lCtu [O,T] vao X.

Chung minh b6 d~ 2.9 g6m nhi~u badc.

I

Bude 1 D~t H(t) = IfI(s)ds Khi do H :[O,T]~ X lien t\lc VI

0

fl ELI (O,T;X).

T /

f l h h- h"

radc et ta cling Illin rang - =- = t eo ng la p an

bO'.Th~t v~y, ta co

T

-,qJ = - H,- = - IH(t)-(t)dt

1

1

)

=- IfI(s)ds ~(t)dt =- IfI(s)ds I~(t)dt

(2.17)

T

= IfI (S)qJ(S) ds = (fl,qJ).

0

V~y dH = df = fl trong DI (O,T;X).

dt dt

Bude 2 Ta chung minh f =H + C thee nghla phan bO'

(C la hang )

Th~t v~y, gia sil' v=H - f ta co / =0 thee nghla phan be) (do

badc 1 ) Ta se chung minh rang v = C thee nghla phan bO'.

Ta co vi = 0 tadng dadng vdi

Trang 10

T

JV(S)q:/ (s)ds = 0, '\IepE D(O,T)

0

Cho epE D(O,T), ta co thS vi€t ep duoi d~ng ep=Aepo + Ij//, trong

do Ij/ E D(O,T), CPothoa Jepo(s)ds = 1, A = Jep(t)dt.

T

Th~t v~y, ta co J(ep(t)-Aepo(t))dt=O, nen nguyen ham cua

0

ep(t) - Arpo (t) tri<%ttieu t~i t= 0 se thuQcD(O,T)

t

ChQn Ij/(t)= J(ep(s)-Aepo(s))ds.

0

Trong (2.18) thay ep/ bdi Ij// ta thu dU<;1c

Jv(s) Ij// (s) ds = Jv(s)[ ep(s) - Aepo(s)] ds = 0,

hay

'\IepE D(O,T)

(2.19)

= Jep(s)ds Jv(t)epo(t)dt ,

'\IepE D(O,T).

D~t C=Jv(t)epo(t)dt ta suy ra tu (2.19) ding

0

T

J(v(s) - C) ep(s)ds= 0, '\IepE D(O,T).

0

V~y vet) = C = canst trong D/ (O,T;X).

Btioc 3.Ta sa dl;lngtinh cha't sail:

T Ne'u wELl (O,T;X) va JW(t)ep(t)dt = 0, '\IepE D(O,T) thi

0

DiSu nay co dU<;1cla do anh x~ W~ Tw tu LI(O,T;X) vao D/ (O,T;X) la don anh (tinh cha't 2/ d tren ) Ta suy ra ding

=

Trang 11

Tn cac bu'oc 1, 2, 3 d tren b6 d€ 2.9 dff du'Qc chung minh.

Tu'dng tlj ta co b6 d€ sau:

B6 d~ 2.10 Ne'u f,f/ E LP(O,T;X) thi f biing hdu he't wJi mQt

ham lien tl;lcta [O,T] vao X.

A? ;;; ;;; , ?

11.3 BO DE VE TINH COMPACT CUA J.L.LIONS

Cho 3 khong gian Banach X 0' Xl, X voi X a eX C Xl sao cho

(2.20)

(2.21)

Xo,XI la phan X£;l,

Phep nhung Xa~ X la compact

Voi 0 < T < +00, 1:::;; Pi :::;; +00, i = 0,1 Ta d~t

(2.22) W(O,T) = {v E LPo(O,T;Xo): / E LPI (O,T;XI)}

Ta trang bi cho W(O,T) bdi chufin

(2.23)

II vllw(o,T) =IIv IILPo(O,T;Xo) +II / IILPI (O,T;Xl)

Khi do W(O,T) la mQtkhong gian Banach

Hi€n nhien W(O,T) c LPo(O,T;X).

Ta cling co ke't qua sau dtiy lien quail de'n phep nhung compact

86 d~ 2.11 (B6 di vi tinh compact cila J.L.Lions).

Vcri giG thie't (2.20), (2.21) va ne'u 1< Pi < 00, i = 0, 1 thi phep nhung W(O,T) ~ LPo(O,T;X) la compact.

Chung minh C6 th€ Hm tha'y trong J.L Lions [2], trang 57

11.4.BO DE VE SV HQI TV YEU TRONG L q(Q)

B6 d~ 2.12

Cho Q la tcJp md, bi ch(in cila RN va Gm,G E Lq (Q), 1< q < +00, sao cho

Gm C, trong do C la hiing so'dQc lcJpvcri m va

Trang 12

Gm ~ G a.e (r,t) trong Q.

Khi do G m ~ G trong L q(Q) ye'u.

~ ~

11.5 BO DE GRONWALL

B6 d~ cu6i cung nay lien quail d€n ffiQt ba"t phuong trlnh tich

phan, no ra"t cfin thi€t cho vi~c danh gia tien nghi~ffi trong cae

chuang sau.

B6 d~ 3.13 (Bd d~ Gronwall ).

Gid siCI: [O,T]~ R la ham khd tich, khong am tren [O,T]va

t

thoa ba't ddng thac I(t):::; C1+ C2 fl(s)ds vdi hdu he't t E [O,T]

0

trong do Cj, C2 la cae hl1ng so' khong am.

Khi do l(t):::; CjeC2t vdi hdu he't t E [O,T].

Ta cling dung cae ky hi~u

u(t), ul (t) = ut(t), ur(t) = Vu(t), urr(t), lfin luQt d~ chI u(r,t),

Ngày đăng: 17/04/2013, 20:50

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w