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

Nghiên cứu tính đặt đúng của bài toán Cauchy Dirichlet đối với chương trình parabolic cấp hai - Luận văn toán học

32 35 0

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 32
Dung lượng 521,97 KB

Nội dung

   1 L I C# C#M ! N Trong q trình hồn thành lun v$n, &ã &'( c s* ch +  &.o, h'/ ng ng d1n, &3ng viên tn tình c5a giáo: Th.S &ồn Th' Th' Chun, gi7ng viên khoa Tốn Lí – Tin, &8ng th9 i nhn &'( c s * góp ý v;  &; tài, t.o &i;u ki=n thun l ( i v;  c)   s>  v  vt ch?t, th9 i gian, tài li=u tham kh7o c 5a thAy khoa Tốn – Lí – Tin, phịng nghiên cBu khoa hCc th' vi =n tr '9  '9 nngg &.i h Cc Tây BDc Bên c.nh &ó tơi cịn nhn &'( c s *  &3ng viên giúp &E   cc 5a b.n t p th G l /  p K47 &.i hCc s' ph.m Toán, s* giúp &E  trong  trong vi=c &ánh máy, in ?n c5a t ?t c 7 b n bè, ng'9 i thân  Nhân dI p  p này, cho phép tơi bày tK lịng biLt ) n sâu sDc t/ i s*  giúp &E , &3ng viên quý báu c5a thAy cô, b.n, t/ i nhMng ng'9 i thân, &) n vI  liên quan, &Nc bi=t giáo Th.S &ồn Th' Th' Chuyên.  S) n La, tháng 05 n$m 2010  Ng'9 i th*c hi=n Lê Th' Th' Li  Li**u    2 M.C L L.C L9 i c7m ) n…………………………………………………………….……… n…………………………………………………………….……… PhAn m>  &Au…………………………………………………………………… Lí chCn khoá lun………………………………………………… OPi t'( ng, ng, ph') ng ng pháp, ph.m vi nghiên cBu……………………… 3 MQc &ích, nhi=m vQ và nhMng &óng góp c5a khố lun…………… Ch') ng ng M3t sP kiLn thBc liên quan………………………… quan…………………………….….… ….….… 1.1 Không gian Sobolev………………………………………………….…… 1.2 M3t vài không gian c 5a hàm 17 1.2.1 Không gian hàm H -1…………………………………………….……… 17 1.2.2 Không gian phQ thu3c th9 i gian …………… ………………………… 18 Không gian hàm L p(0,T;X) ………………………………………… 18 Không gian hàm C( C([0,T];X)…………… [0,T];X)…………………………… …………………….……… 18 …….……… 18 1.3 Các b?t &Rng thBc………………………………………………………….19 1.3.1 B?t &Rng thBc Gronwall-Bellman…………… Gronwall-Bellman…………………………… ………………….……… 19 ….……… 19 1.3.2 B?t &Rng thBc n$ng l'( ng……………………………………….……… 19 ng……………………………………….……… 19 Ch') ng ng 2.Tính &Nt &úng c5a tốn Cauchy – Dirichlet &Pi v/ i ph') nngg trình Parabolic c? p hai…………………………………… hai……………………………………………….…… ………….…… .21 .21 2.1 M>  &Au 21 2.1.1 ThiLt l p toán toán 21 .21 2.1.2 Mơ típ c5a &Inh ngh S a nghi=m suy r 3ng 22 2.1.3 Nghi=m suy r 3ng 23 2.2 S* t8n t.i nh?t c5a nghi=m suy r 3ng 25 2.2.1 M3t sP &ánh giá tiên nghi=m 25 2.2.2 S* t8n t.i nghi=m suy r 3ng .28 2.2.3 Tính nh?t nghi=m suy r 3ng 30 K Lt lun 31 Tài li=u tham kh7o:……………………………………………… ……………32    3 PH0 PH 0N M1  M1  &0 &0U U Lí ch2 ch2n khố lu4 lu4n Trong ch') ng ng trình c5a bc &.i hCc, b'/ c &Au &ã &'( c làm quen v/ i môn ph') ng ng trình &.o hàm riêng Trong &ó, ta &ã biLt &'( c v?n &;  c)    b7n liên quan &Ln ph') ng ng trình Lapace, ph') ng ng trình truy;n sóng, ph') ng ng trình truy;n nhi=t ph') ng ng trình &) n gi7n lAn l'( t &.i di=n cho ba l/  p  ph') ng ng trình &.o hàm riêng ph') ng ng trình lo.i eliptic, hypebolic parabolic Khi hCc ta th?y r Tng, &i;u ki=n t8n t i nghi=m theo ngh S a thơng th'9 ng ng th'9 nngg &ịi h Ki nhi;u yLu tP khDt khe nh' tính tr )  )n  &Ln c ? p c 5a ph ') ng ng trình, &i;u gây khó kh$n xét tốn &Pi v/ i ph') ng ng trình nhMng mi;n  b?t kì hoNc &Pi v/ i nhMng toán c5a ph') ng ng trình tUng quát h) nn OG khDc  phQc &i;u này, thay &i tìm nghi=m cU  &iGn, ng'9 i ta &i tìm nghi=m suy r 3ng, tBc là nghi=m “ thô” lúc &Au nghi=m “ gAn” v / i nghi=m h Au khD p n) i hoNc nghi=m cU &iGn gCi chung nghi=m thông th'9 ng ng Sau &ó nh9  các  các cơng c Q  c5a gi7i tích hàm, ta làm cho nghi=m dAn &Ln nghi=m thơng th'9 ng ng Chính vy, ph') ng ng trình &.o hàm riêng cịn v ?n &; r ?t m/ i mV và bí Wn kích thích s*  khám phá c5a nhMng sinh viên u thích Nh Tm góp phAn giúp nhMng b.n sinh viên nhMng &3c gi7 u mơn ph') ng ng trình &.o hàm riêng nói chung  b7n thân tác gi 7  nói riêng hiGu sâu h) n v;  mơn hCc tiL p tQc tìm hiGu khám phá, tơi m.nh d.n nghiên cBu &; tài: “Nghiên cBu tính &Nt &úng c5a tốn Cauchy – Dirichlet &Pi v/ i ph') ng ng trình parabolic c? p hai” &6 &6ii tt89  89 ng, ng, ph8:  ph8: ng ng pháp, ph; ph;m vi nghiên c và nhB  nhB ng ng @óng góp cD cDa khố lu4 lu4n 3.1 M> M>c @ích nghiên c  trong   R  N Lu u ∈ C  (Ω)  thì bao &óng c5a t  p h(  p &iGm x cho u ( x)  ≠ 0  &'( c gCi giá c5a hàm u(x) u(x)   kí hi=u  suppu  suppu  Nh' vy hàm u(x) = 0,  x ∈ Ω \ suppu Ta có +) C 0 (Ω) t p h(  p t?t c7 các hàm thu3c C (  Ω)  sao cho giá c5a chúng compact thu3c vào Ω C k ( ) C k  ( ) C  ( ) +) Ω = Ω ∩ Ω ∞ ∞ +) C0 (Ω) = C (Ω) ∩ C 0 (Ω) 1.1.2 Không gian Lp  Trong không gian &Inh chuWn có m3t l/  p khơng gian Banach &Nc bi=t quan tr Cng không gian L p mà d'/ i &ây ta sZ kh7o sát &'nh &' nh ngh N a a Cho mt không gian Ω   mt $  $ o µ mt σ  −   $%i s'  F   F t ) p    6 c*a Ω H -  t    t c / các hàm s'    f ( x) có l 0 y th 2 a b )c p, (1 ≤  p < +∞) c*a modun kh/ tích Ω có ngh5 a là  ∫  f  p d µ < +∞ ’ Ω   , µ )    g -i khơng gian  L p (Ω Khi Ω m3t t p &o &'( c Lebesgue &ó R k    µ   m3t &3  &o Lebesgue ta viLt  L p (Ω)     , µ ) ( &ó ta khơng phân bi =t hàm t ') n T p h(  p  L p (Ω ngg &') nngg nhau, ngh S a bTng hAu khD p n) i) i) m3t khơng gian tuyLn tính &Inh chuWn v/ i phép tốn thông th'9 ng ng v; c3ng hàm sP, nhân hàm sP, v/ i chuWn  f  p  p  p = ( f d µ )   Ω &'nh &' nh lí ∫    , µ )   v7 i ≤  p < +∞   mt khơng gian tuy: n tính $ n $* ( không gian Banach) &'nh &' nh lí Gi/  s@   Ω  là  l mt miA n R n T ) p hB  p t   t  c/ các hàm liên t Cc Ω  v7 i giá compact trù m)t không gian  L p (Ω), p ≥   &'nh lí 3.(Tính khP &'nh khP ly) Gi/ s@   pp D  1  1 Ω  là mt miA n thuc R n T En t %i mt t ) p $: m $3B c phFn t @  @  cc*a không gian  L p (Ω),  sao cho bao tuy: n tính c*a trù m)t  L p (Ω)   Ch 0 , cho ∫   p  f ( x) − f ( x + y ) dx ph> thu  thuQQc thR  thR i gian &'nh &' nh ngh N a 3. Không gian L p(0,T;X) g Em t    t c/ các hàm $ o $3B c u : [ 0,T ] → X  v7 i  ∫  0 T   p      p (i) u  L p ( 0,T ; X ) : =  u(t ) dt     ng t*   f : [ 0, T ] → L2 (U )    b> i [ f (t )] ( x) : = f ( x, t ) ( x ∈U ; t ∈ [0, T ]) Khi &ó nLu cP &Inh hàm v ∈ H (U ) , ta có thG nhân ph') ng ng trình &.o hàm riêng ∂u + Lu = f   b> i v và tích phân chúng, ta &'( c ∂t     23   d  (u ', v) + B [u , v; t ] = ( f , v)  ' =  ,   dt  (9) ng  L2 (U ) v/ i mbi t ∈ [0, T ] ,  cN p kí hi=u ( , ) tích vô h'/ ng Ta th?y (10) ut = g + Cho : =  f − n ∑ g  x j  j =1 n ∑b u i i =1  xi  trong U TT  .  − cu  và  j := n ∑a u ij ( j = 1, 1, n)    xi i =1 T] (10) &Inh ngh S a không gian &Pi ng1u kéo theo vL  ph7i c5a (10) thu3c không gian Sobolev  H −1 (U )  ta &'( c u t   n  H − (U )  j = ≤  ∑ g  j  L2 (U )     ≤   C u ( H (U ) f + L (U )   )  Oánh giá g( i ý r Tng có thG tìm nghi=m suy r 3ng v/ i u ' ∈ H −1 (U )   '9 ng a.e t ∈ [0,T ] ,  trong tr '9  ng h(  p sP  h.ng tY  &Au tiên (9) có thG  biGu diXn giPng < u ', v >,  < , > kí hi=u m3t cN p c5a  H −1 (U )  và  H 01 (U ) 2.1.3 NghiA NghiAm suy rQ rQng &'nh &' nh ngh N a a  M t hàm u ∈ L2 (0, T ; H 01 (U )) ,  v7 i u ' ∈ L (0, T ; H − (U )) ,  $3B c g -i nghiQm suy r ng c*a toán biên ban $Fu thS   nh. t n: u thIa mãn $ iA u kiQn sau (i) < u ', v > + B [u, v; t ] = < f , v > , ∀v ∈ H 01 (U ) , a.e t ∈ [0, T ] ,   (ii) u(0) = g     Chú ý 1.  Theo &Inh lí c5a 1.2.2 ch') ng ng th?y u ∈ C ([0, T ] ; L2 (U ) ) ,    &ó &Rng thBc (ii) hiGu theo ngh S a trù mt    24  M t hàm u $3B c g -i nghiQm cW   $ iX n c*a toán (1) n: u   u ∈ C 2,1(U T ) ∩ C (U T )  và   tho/ mã  mãn (1) Gi7  sY u nghi=m c U  &iGn c5a tốn Khi &ó ∀v ∈ C0∞ (U ) Nhân hai vL  c5a &Rng thBc ut  + Lu = f   v  / i η   r 8i l?y tích phân hai vL trên tr Q  U T    ta &'( c (11) n  ∂u  ∂  ij ∂u   n i ∂u v + ∑ b v + cuv  dx = ∫ fvdx    a   ∫U  ∂t v − i∑   ∂ x ∂ x ∂xi , j =1 i =1  i  j   U  Áp dQng cơng thBc tích phân t]ng phAn &i;u ki=n biên ta có n ∂  ij ∂u   ij ∂u ∂v = − a v d x a dx      ∑ ∫U i∑ ∫      x x x x ∂ ∂ ∂ ∂ , j =1 i  j   j i U  i , j =1 n Thay vào (11) ta &'( c n n  ∂u  i ∂u ij ∂u ∂v ∞ + + + = ∀ ∈ , (U )    v a b v c u v d x f v d x v C   ∑ ∑ ∫U  ∂t i, j=1 ∂x j ∂xi i=1 ∂xi ∫   U  Oi;u có ngh S a < u ', v > + B [u, v; t ] = < f , v >, ∀v ∈ C0∞ (U ) , a.e t ∈ [0, T ]  Nh'ng C0∞ (U )  trù mt  H 01 (U )   suy &Rng thBc &úng v/ i ∀v ∈ H 01 (U )   MNt khác t]  u ∈ C 2,1 (U T ) ∩ C (U T  )   &i;u ki=n biên c5a toán (1) suy u ∈ H 01 (U )   Ta th?y r Tng nLu tốn có nghi =m cU &iGn ln có nghi =m suy r 3ng nhiên &i;u ng'( c l.i khơng &úng nghi=m cU  &iGn &ịi hKi hàm u có &.o hàm theo  xi   &Ln c? p c5a ph') ng ng trình c? p hai &.o hàm theo t &Ln c? p m3t Trong &ó nghi=m suy r 3ng c5a tốn ch+  &ịi h Ki &.o hàm suy r 3ng theo &Ln c? p m3t B> i vy ph') ng ng trình &.o hàm riêng hi=n &.i ng'9 i ta &i tìm nghi=m suy r 3ng c 5a tốn chBng minh t8n t i nh?t nghi=m suy r 3ng    25 Sau &ó &i tìm m3t sP &i;u ki=n &G nghi=m suy r 3ng có thG thành nghi=m cU &iGn hoNc nghi=m hAu khD p n) i c5a toán 2.2 S_  S_  t`  t`n t; t;i nhS nhSt cD cDa nghiA nghiAm suy rQ rQng 2.2.1 MQ MQt ss66 @ánh giá tiên nghiA nghiAm Chúng ta &ã xây d*ng nghi=m suy r 3ng c5a toán biên ban &Au thB nh?t  bTng ph') ng ng pháp x? p x+  Galerkin Gi7  sY các hàm ωk = ωk ( x)  ( k =1,…) là =1,…) là tr )  )n    ∞ (12) {ωk }k =1  là tr *c giao c5a  H 01 (U ),     ∞ (13) {ωk }k =1  là tr *c chuWn c5a  L2 (U )   CP &Inh m3t sP nguyên d') ng ng m, ta tìm &'( c m3t hàm (14) um : [0, T ] → H (U )   có d.ng um (t ) : = d mk  (t ) m ∑d k =1 (t )  ωk ,    h= sP, ( ≤ t ≤ T ; k = 1, , m)   &ó (15) d mk  (0) = ( g , ω k  ) k  m   ( k = 1, , m)   (0  ≤ t ≤ T , k (16) (um′ , ω  k ) + B [um , ω k ; t ] = ( f , ωk ) (0 = 1, , m) Ta tìm &'( c m3t hàm um  có d.ng (14) tho7 mãn nh'  m3t phép chiLu m (16) c5a tốn (1) lên khơng gian hMu h.n biGu diXn b> i {ωk }k =1 &'nh &' nh lí ( C   u tr tr úc c $a ng ng hi 'm x    p   x  ) **    M GG i  s'  nguyên   nguyên m = 1,…sY   xu. t hiQn nh. t mt hàm um  có d %ng (14) tho/  mãn (15), (16) Ch  thành  thành h= tiL p tuyLn c5a ph') ng ng trình vi phân th'9 nngg m kl l k   (19) d ′ (t ) + ∑ e (t ) dm (t ) = f (t ) (k = 1, m)   k m l =1 Do &ó t8n t.i nh?t m3t hàm t Qc liên tuy=t &Pi d m (t) = (d m1 (t)),, ., d mm (t )))),   có d.ng (14) thKa mãn (15), (19) tBc thKa mãn (15), (16), a.e t ∈ [ 0, T ]   Chú ý Cho m → ∞  và ch+ ra dãy c5a nghi=m um  thKa mãn (15), (16) h3i t Q  yLu &Ln nghi=m c5a (1), &G làm &'( c &i;u ta cAn có &ánh giá sau T En t %i mt hN ng ng s'  C,  C, phC thuc nh. t vào U, T h Q s'   cc*a L  sao cho (20) max um (t )  L2 (U ) + um t∈[0,T ] L2 ( ,T ; H 01 (U )) + um ' L  (0,T ;H − (U ))   ≤ C( f  L2 ( 0,T ; L2 (U )) + g  L (U ) ) , cho m = 1,2,…(B. t $V ng ng thS c nZng l 3B  ng) 3B ng)   yêu  yêu cAu nghiên cBu tính &Nt &úng c5a tốn Cauchy- ... Ph;m vi nghiên c

Ngày đăng: 26/08/2020, 10:35

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w