Некоторые вспомогательные оценки решений для неравномерно вырождающихся эллиптических уравнений второго порядка
- Авторы: Гусейнов С.Т.1, Алиев М.Д.1
-
Учреждения:
- Бакинский государственный университет
- Выпуск: Том 30, № 1 (2024)
- Страницы: 23-30
- Раздел: Математика
- 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
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В данной статье рассмотрен класс эллиптических уравнений второго порядка дивергентной структуры с неравномерным степенным вырождением. Подход, используемый в настоящей статье, основан на том, что скорости вырождения собственных чисел матрицы (функции ) являются не функциями необычной нормы , а некоторого анизотропного расстояния . Предполагается, что задача Дирихле для таких уравнений разрешима в классическом смысле при любой непрерывной граничной функции в любой нормальной области .
Для слабых решений получены оценки вблизи граничной точки решений задачи Дирихле, функции Грина для неравномерно вырождающихся эллиптических уравнений второго порядка.
Ключевые слова
Полный текст
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.
Об авторах
Сарван Тахмаз оглы Гусейнов
Бакинский государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: sarvanhuseynov@rambler.ru
ORCID iD: 0009-0001-7473-2269
доктор математических наук, доцент кафедры высшей математики
Азербайджан, 1148, Баку, ул. З. Халилова, 23Мушфиг Джалал оглы Алиев
Бакинский государственный университет
Email: a.mushfiq@rambler.ru
ORCID iD: 0009-0007-9084-6251
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры высшей математики
Азербайджан, 1148, Баку, ул. З. Халилова, 23Список литературы
- Мазья В.Г. О регулярности на границе решений эллиптических уравнений и конформного отображения // Доклады Академии наук СССР. 1963. Т. 152, № 6. С. 1297–1300. URL: https://www.mathnet.ru/rus/dan28720.
- Мазья В.Г. О модуле непрерывности решения задачи Дирихле вблизи нерегулярной границы // Проблемы математического анализа. Ленинград, 1966. С. 45–58.
- 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. URL: https://zbmath.org/0084.31901.
- 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.
- Уральцев Н.Н. О регулярности решений многомерных эллиптических уравнений и вариационных задач // Доклады Академии наук СССР. 1960. Т. 130, № 6. С. 1206–1209.
- 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.
- Алхутов Ю.А. О регулярности граничных точек относительно задачи Дирихле для эллиптических уравнений второго порядка // Матем. заметки. 1981. Т. 30, Вып. 3. С. 333–342. URL: https://www.mathnet.ru/rus/mzm6197.
- Мазья В.Г. О поведении вблизи границы решения задачи Дирихле для эллиптического уравнения второго порядка в дивергентной форме // Матем. заметки. 1967. Т. 2, Вып. 2. С. 209–220. URL: https://www.mathnet.ru/rus/mzm5480.
- 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. P. 65–77. URL: https://www.imm.az/journals/RMI_eserleri/cild11_N19_1999/meqaleler/65-77.pdf.
Дополнительные файлы
