Some auxiliary estimates for solutions to non-uniformly degenerate second-order elliptic equations
- 作者: Huseynov S.T.1, Aliyev M.J.1
-
隶属关系:
- Baku State University
- 期: 卷 30, 编号 1 (2024)
- 页面: 23-30
- 栏目: Mathematics
- URL: https://journal-vniispk.ru/2541-7525/article/view/310435
- DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7525-2024-30-1-23-30
- ID: 310435
如何引用文章
全文:
详细
We consider a class of second order elliptic equations in divergence form with non-uniform exponential degeneracy. The method used is based on the fact that the degeneracy rates of the eigenvalues of the matrix (function ) are not the functions of unusual norm , but of some anisotropic distance . We assume that the Dirichlet problem for such equations is solvable in the classical sense for every continuous boundary function in any normal domain .
Estimates for the weak solutions of Dirichlet problem near the boundary point are obtained, and Green’s functions for second order non-uniformly degenerate elliptic equations are constructed.
全文:
1. Предварительные сведения
Пусть в -мерном евклидовом пространстве точек расположена ограниченная область с границей , причем .
Рассмотрим в эллиптическое уравнение
(1.1)
в предположении, что коэффициенты являются измеримыми функциями в и, кроме того, для
(1.2)
здесь — некоторая константа и
(1.3)
Отметим, что для равномерно эллиптических уравнений 2-го порядка дивергентной структуры доказательство оценки убывающего решения можно найти в [1; 2]. Настоящая статья тесно связано по тематике с работами [3–12].
Для равномерно эллиптических уравнений соответствующие результаты получены в работе [13]. Что касается неравномерно вырождающихся эллиптических уравнений 2-го порядка, то отметим в этой связи работу [14].
Функция называется слабым решением уравнения (1.1), если при всякой выполнено интегральное тождество
Введем некоторые обозначения:
Пусть — фундаментальное решение оператора в с особенностью в точке 0, , . Как показано в [10; 11], существует такая зависящая только от и постоянная , что в
(1.4)
что эквивалентно включению .
Положим
Введем еще обозначения:
— гармоническая емкость множества , — относительная емкость в шаре .
2. Основные вспомогательные леммы
В этом пункте через обозначим функцию из пространства удовлетворяющую в уравнению и равную нулю на
Лемма 1. Пусть
(2.1)
где и проекции единичной внешней нормали к на координатные оси. Тогда
(2.2)
Доказательство. Положим . Тогда
С другой стороны,
Пусть
Обозначим
Тогда
Обозначим через . Тогда (т. к. на ).
Тогда
Обозначим .
Тогда
Пусть Тогда
(2.3)
(2.4)
где — фундаментальное решение, т. е.
Другими словами,
на поэтому и из (2.4) заключаем
Лемма 1 доказана.
Лемма 2. При справедливо неравенство
(2.5)
Доказательство. Заметим, что на
(2.6)
Знаем, что
По определению ,
Тогда
Из принципа максимума следует
В результате получим
(2.7)
Неравенство (2.5) доказано.
Лемма 3. При справедливо неравенство
(2.8)
Доказательство. В силу леммы 1, учитывая (1.4)
(2.9)
Из леммы 2 и оценки (2.8) имеем
С другой стороны,
Интегрируя от до , получаем
Отсюда, используя оценку и монотонность , получаем неравенство (2.7). Лемма доказана.
Лемма 4. Пусть и , где — постоянная из (1.4). Тогда справедливо неравенство
(2.10)
Доказательство. В силу леммы 1 и (1.4)
Интегрируя от до
получим
Теперь (2.10) следует из неравенства (2.8).
3. Оценки убывающего решения
Основной целью этого параграфа является доказательство следующего утверждения.
Теорема 1. Пусть функция удовлетворяет уравнению в и равна нулю на . Тогда и справедлива оценка
(3.1)
Доказательство. Применяя формулу А.С. Кронрода [11; 12], получим
где — измеримая по Борелю функция, а функция удовлетворяет условию Липщица, получаем
Применяя лемму 3, приходим к неравенству
В силу леммы 4 та же оценка верна для интеграла
Поэтому, полагая и
получим
(3.2)
С другой стороны, так как вне , то
(3.3)
В силу принципа максимума и неравенства (2.6) из (3.1) и (3.2) следует
(3.4)
Заметим наконец, что в силу леммы 2 справедливо неравенство которое вместе с (3.3) и доказывает теорему.
作者简介
Sarvan Huseynov
Baku State University
编辑信件的主要联系方式.
Email: sarvanhuseynov@rambler.ru
ORCID iD: 0009-0001-7473-2269
Doctor of Mathematical Sciences, associate professor at the Department of Higher Mathematics
阿塞拜疆, 23, Khalilov Street, Baku, AZ 1148Mushfig Aliyev
Baku State University
Email: a.mushfiq@rambler.ru
ORCID iD: 0009-0007-9084-6251
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, associate professor at the Department of Higher Mathematics
阿塞拜疆, 23, Khalilov Street, Baku, AZ 1148参考
- Mazya V.G. Regularity at the boundary of solutions of elliptic equations and conformal mapping. Doklady Akademii Nauk SSSR, 1963, vol. 152, number 6, pp. 1297–1300. Available at: https://www.mathnet.ru/rus/dan28720. (In Russ.)
- Mazya V.G. On modulus of continuity of the solution to the Dirichlet problem near regular boundary // Problems of Mathematical Analysis. Leningrad, 1966, pp. 45–58. (In Russ.)
- De Giorgi E. Sulla differenziabilita e l’analiticita delle estremali degli intergrali multipli regolari. Mem. Acad. Sci. Torino, 1957. vol. 3, no. 1, pp. 25–43. Available at: https://zbmath.org/0084.31901. (In Italian)
- Nash J. Continuity of solutions of parabolic and elliptic equations. American Journal of Mathematics, 1958, vol. 80, no. 4, pp. 931–954. DOI: https://doi.org/10.2307/2372841.
- Morrey C.B. Second order elliptic equations in several variables and Holder continuity. Mathematische Zeitschrift, 1959, vol. 72, pp. 146–164. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01162944.
- Uraltseva N.N. On regularity of solutions of multidimensional elliptic equations and variational problems. Doklady Akademii Nauk SSSR, 1960, vol. 130, no. 6, pp. 1206–1209. (In Russ.)
- Stampacchia G. Problemi al contorno ellittici, con dati discontinui, dotati di soluzioni holderiane. Annali di Matematica Pura ed Applicata, 1960, vol. 51, pp. 1–37. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02410941.
- Moser J. A new proof of De Giorgi’s theorem concerning the regularity problem for elliptic differential equations. Communications on Pure and Applied Mathematics, 1960, vol. 13, issue 3, pp. 457–468. DOI: https://doi.org/10.1002/cpa.3160130308.
- Moser J. On Harnack’s theorem for elliptic differential equations. Communications on Pure and Applied Mathematics, 1961, vol. 14, issue 3, pp. 577–591. DOI: https://doi.org/10.1002/cpa.3160140329.
- Litman W., Stampacchia G., Weinberger H.F. Regular points for elliptic equations with discontinuous coefficients. Annali della Scuola Normale Superiore di Pisa — Classe de Scienze, 1963, serie 3, vol. 17, no. 1–2, pp. 43–77. DOI: http://www.numdam.org/item/ASNSP_1963_3_17_1-2_43_0.
- Royden H. The growth of a fundamental solution of an elliptic divergence structure equation. Studies in Mathematical Analysis and Related Topics, 1962, pp. 333–340. URL: https://zbmath.org/0152.31101.
- Alkhutov Yu.A. Regularity of boundary points relative to the Dirichlet problem for second-order elliptic equations. Mathematical Notes, 1981, vol. 30, issue 3, pp. 333–342. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01141620. (In English; original in Russian)
- Maz’ya V.G. Behavior, near the boundary, of solutions of the Dirichlet problem for a second order elliptic equations in divergent form. Mathematical Notes, 1967, vol. 2, issue 2, pp. 610–617. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01094255. (In English; original in Russian)
- Guseynov S.T. The regularity test of boundary point for non-uniformly degenerating second order elliptic equations. Proceedings of IMM of Azerbaijan AS, 1999, vol. XI, pp. 65–77. Available at: https://www.imm.az/journals/RMI_eserleri/cild11_N19_1999/meqaleler/65-77.pdf.
补充文件
