
книги из ГПНТБ / Стернин, Б. Ю. Квазиэллиптические уравнения в бесконечном цилиндре [учеб. пособие]
.pdfД о к а з а т е л ь с т в о |
леммы. Обозначим через |
aOci-t-) (яоевдо) дифференциальный |
оператор |
|
aO.tr) |
• Н с.у.0 ». |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Здесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_ 8 , t |
Q . L*k+) |
|
|
||
|
a |
O |
i t ) |
= |
a t t ) e |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
причем G L O .+ ) |
- |
сглаживающий |
псевдодифференциальный |
оперці |
||||||||
тор |
на цилиндре и |
|
a Lb) |
- |
функция, участвующая |
в определе |
||||||
ния |
оператора |
(2 1 .2 ). |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Очевидно, |
что |
оператор |
a O |
t ) |
непрерывен |
для |
S . |
||||
Представим оператор |
& t> |
в виде |
суммы |
|
|
|||||||
|
6 1>= |
д ь ( і - |
aOi-fc)) f |
а |
$ a fa*) |
|
|
|||||
Тогда оператор ’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Т = |
|
д ъ |
а С * Л ) } |
|
|
|
|
очевидно, удовлетворяет требованиям леммы. Оценим норму опера*]
юра |
К =. |
Л 1> |
|
: |
|
, |
|
|
|
|
|
|
і |
Н К .u.U. S - 14,у #в». = |
(j Д ь ( |
A |
- I $-4 ,*,*. * |
; |
||
і £ |
|
|
1 |
|
|
\ |
н (1- |
not,*)) ill! в,1,,* . |
С £ IK>ac*.t>)«||s.u |
; |
|||
|
|
- |
70 |
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
Очевидно, можно выбрать так псевдодифференциальное выраже
ние (ä(arit) и настолько малое число |
|
, чтобы |
оператор |
|||
1 - a C x ,t ) |
H s , f t oI - * И £_4 д (Д .г г д ы _ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
! |
имел как угодно малую норму, |
а в то |
же |
время норма |
оператора ! |
||
|
• M s . Г, CL |
|
|
|
|
І.і |
q . O l ± ) |
— * |
H |
s , y )0L |
-i |
||
|
|
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
I |
была бы равна единице. Отсюда следует, |
что |
если £ }? о как угод |
||||
но малое число, |
то |
|
|
* |
|
■ |
|
|
|
|
|
|
fI |
11 |
* £ t V - h . r , * |
< |
|
Cc t e1) II « ä i , ) - , * .
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
Лемма доказана. |
|
|
|
|
|
|
|
|
{ |
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
Итак оператор |
представлен |
|
|
|
|
||||
в виде |
|
|
|
|
|||||
"Ь * D f - t ö J - r < - г Т ( |
|
|
# |
|
• |
||||
Поскольку |
оператор |
1>с> |
непрерывно обратим, то можно ввить |
||||||
настолько малые |
числа £ |
и |
, |
что |
будет |
непрерывно |
обратим |
: |
|
и оператор Ф+К.а, следовательно, |
оператор ^ |
будет |
почти |
> |
|||||
обратим. При этом его левый.и правый |
почти |
обратный имеет вид |
, |
- 71 -
|
|
0 > о + ) 0 ' 1 |
|
|
|
|
|
|
|
П р е д л о ж е н и е |
5 .2 . формулируется ■ доказывается |
||||||
вполне аналогвчво предложения 4 .2 . с ааненой Т на - Т ■ |
* |
|||||||
іа - |
^ |
|
|
|
• |
ѵ ” |
|
|
|
О п р е д е л е н и е |
3 .2 . Оператор |
|
|
||||
D |
*Н• |
s,y,eL Сс ) |
|
—* |
Н $-*,£,<*С С ) |
|
|
|
мы будем называть н в а з и а л л и п т н ч ѳ о к и ы |
|
|||||||
Р о д |
а |
У , волн он |
является |
таковым уа |
каждом сечении |
|
||
I s - *1» |
цилиндра |
|
С |
. |
|
|
|
|
|
Предложения 3 .2 , |
4 .2 |
ж 5 .2 |
позволяют |
доказать вашу |
ос |
||
новную теорему конечноотм. |
|
|
|
|
||||
|
Т е о р е м а |
4 .2 . |
Пусть |
оператор |
|
|
||
|
f c - ' H s . j , * |
( О |
— г |
|
|
< **•» |
квавжаллиптичен и пусть производные коэффициентов экспоненциально убывают о некоторым типом
- 72 -
|
* kl |
t |
|
D ) |
|
.Л |
£ |
|
|
|
f p |
i |
|
|
* C , |
|
|||
г д е |
L r ] + L |
e |
> |
|
|||||
|
k.-\ £ |
|
^ t - ^ ^ |
• |
|
||||
м ов |
Т о г д а , е с л и |
d |
- н е о с о б о е , т о о п е р а т о р ( 2 4 . 2 ) ф р е д г о л ь - |
||||||
и |
д л я лю бой |
ф у н к ц и и |
и &- Н s.,X,<* С с ) с п р а в е д л и в о н е р а в е н - |
||||||
с т в о |
|
|
|
|
buljs„ |
t |
’ |
I |
|
11^Ч s.ârjoL é |
|
|
Н-иИs',fael+,*~) } |
||||||
г д е п о с т о я н н а я c o w - ' t |
|
н е з а в и с и т о т |
и . ? |
я + - < 0 < - < о / - и |
|||||
S ' |
< |
9 - |
|
|
|
|
|
|
' |
|
Д о к а з а т е л ь с т в о |
п р о в е д е м п о с т а н д а р т н о й с х е м « |
( с м .,н а п р и м е р , [ ^ 3 ) • Р а с с м о т р и м к о н е ч н о е п о к р ы т и е ц и л и н д р а сл о -і
я м и - о к р е с т н о с т я м и |
1 |
, |
п р и ч е м о к р е с т н о с т ь Lii |
п о к р в |
в а е т б е с к о н е ч н ы й п о л у ц и л и н д р |
X х |
( - |
0)0 > Т ) > о к р е с т н о с т ь |
Ы / / |
т а к ж е п о к р ы в а е т б е с к о н е ч н ы й |
п о л у ц и л и н д р X х С Т > t о э ) , а |
э л е м е н т * ' |
||
п о к р ы т и я |
U f f - i п о к р ы в аю т к о н е ч н ы й ц и л и н д р |
X х |
( ~ 1 , Т ) ! |
Н а с к о л ь к о б о л ь ш о е ч и с л о Т и н а с к о л ь к о м а л о е д о л ж н о б ы т ь п о к р ы -
і
т к е мы с к а ж е м н и ж е . П у с т ь т е п е р ь |
Н к Ш - р а з б и е н и е е д и н и ц ы , |
|
п о д ч и н е н н о е п о к р ы т и ю *Ьі . В ы б е р е м |
т а к ж е ф у н к ц и и |
к = 1 , .. ѵ /б| |
с н о с и т е л е м в о к р е с т н о с т я х U. < с о о т в е т с т в е н н о , р а в н ы е е д и н и ц е j
в м е с т е с д о с т а т о ч н ы м ч и с л о м п р о и з в о д н ы х н а н о с и т е л я х ф у н к ц и й
Y * Ш : |
f |
,t С, |
ч к W M * ) ) - f t, |
Ч к М . |
З ап и ш ем |
т е п е р ь д и ф ф е р е н ц и а л ь н о е |
в ы р а ж е н и е Ъ С я і і / x>«, |
||
в в и д е |
|
|
|
|
- 73 -
л'
И
т о р |
В ы б е р е м д л я к а ж д о г о к |
т о ч к у -£ к £ К-к и п о с т р о и м о п е р а |
|||||||||
Ь к |
, п о л а г а я |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
І Ѵ |
= |
а ( і ) Ь |
- ( ( і - а М |
) ЪС^и-)^ |
|
|
|
|||
г д е о п е р а т о р |
( ' £ * ) |
|
и м е е т к о э ф ф и ц и е н т ы , з а ф и к с и р о в а н н ы е в |
||||||||
т о ч к е |
і - - Ь |
k . f - ЯА-і»т> |
'У ('Ь ) |
|
а. |
скС -Ь ) |
- |
г л а д к а я ф у н к |
|||
ц и я , |
р а в н а |
е д и н и ц е н а |
н о с и т е л е |
ф у н к ц и и |
Ц'к. Ш |
и |
н ул ю вн е |
||||
е г о . Н е т р у д н о у в и д е т ь , ч т о |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
V b b Y n - |
Ч ъ Ъ к У*. . |
|
|
|
|
||||
|
Т а к и м о б р а з о м , з а д а ч а с в е д е н а к о п е р а т о р а м |
1 ) ^ |
;— ► H s - ™ , ? , * ,
к о т о р ы е , в с и л у |
п р е д л о ж е н и й 3 .2 , 4.2 и 5 .2 , н е п р е р ы в н о п о ч т и |
о б р а т и м ы . О б о з н а ч и м ч е р е з |
R Я |
/""/ S'>ч,jfIсЛ |
> Н S/(Г* |
и х н е п р е р ы в н ы е п о ч т и о бі р а т н ы е . П о л о г и м т е п е р ь |
||
R f = |
2 1 Ѵѵ й |
|
Н е п о с р е д с т в е н н о п р о в е р я е т с я , ч т о п о с т р о е н н ы й т а к и м о б р а з о м
- 74 -
о п е р а т о р я в л я е т с я п о ч т и |
о б р а т н ы м . О т м е т и м т о л ь к о , ч т о п р и п р о |
в е р к е н е о б х о д и м о п о л ь з о в а т ь с я у с л о в и е м ( 2 2 . 2 ) и т е м , ч т о к о м м у - .1 |
|
т а т о р д и ф ф е р е н ц и а л ь н о г о |
о п е р а т о р а и о п е р а т о р а у м н о ж е н и я н а ф у н к -| |
цию |
я в л я е т с я |
о п е р а т о р о м |
н а е д и н и ц у |
м е н ь ш е г о |
п о р я д к а. . |
|
тг |
If |
|||||||||
|
2 . |
|
А с и м п т о т и ч е с к о е |
п р е д с т а в л е н и е |
р е ш е н и я |
п р и |
- » і 170 ■ |
||||||||||
У с т а н о в и м а с и м п т о т и ч е с к о е р а з л о ж е н и е р е ш е н и я в о к р е с т н о с т и |
J |
||||||||||||||||
-t = |
• |
А с и м п т о т и к а в о к р е с т н о с т и |
і |
. |
о - |
|
п о л у ч а е т с я II |
||||||||||
а н а л о г и ч н а . |
|
5 . 2 . |
П у с т ь ф у н к ц и я |
|
|
|
|
|
|
і |
|||||||
|
Т е о р е м а |
U С х , £ ) 6 - Н s , r , A С ? ) • |
|||||||||||||||
я в л я е т с я р е ш е н и е м к в а з и э л л и п т и ч е с к о г о у р а в н е н и я |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
О |
^ >1Н I ^ |
) и.(рс.і-Ь)•«= |
|
Ь) |
|
|
|
|
|
|
|||||
И п у с т ь |
-fCxit') f |
|
d й |
, |
г д е |
|
d 1 > ОІ |
сП |
И |
oL± |
|||||||
- н е о с о б ы е . Т о г д а в о к р е с т н о с т и |
і - -t ©о ф у н к ц и я |
и , С ^ і т У |
|||||||||||||||
м ож ет б ы ть п р е д с т а в л е н а в в и д е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QLS-I Y |
|||||||
|
|
|
|
a k . f C x )V - " e K t n |
f j -Л - t |
|
|||||||||||
|
|
|
j |
= C |
|
|
e |
“ P * / t |
L ^ e T ) л и , Ы ) 1 |
||||||||
- — |
З д е с ь |
P |
e ^ |
± e e ' ѣ |
) |
|
|
- п о л и н о м |
с т е п е н и |
f |
ot^ - |
||||||
e i 1 |
с |
г л а д к и м и |
к о э ф ф и ц и е н т а м и . |
з а в и с я щ и м и |
от |
х |
, |
внеш нее |
|||||||||
с у м м и р о в а н и е п р о и з в о д и т с я п о в с е м п о л ю с а м |
|
|
|
|
|
|
|
■2-к,- ■■
с к р а т н о с т я м и
I
л ежащ ими в п о л о с е е* «с |
(?е 2 |
<■ оі і |
, а о с т а т о ч н ы й ч л е н |
- |
7 5 |
- |
|
H s , r, d l . C z ) .
Д о к а з а т е л ь с т в о . О т м е т и м , п р е ж д е в с е г о , ч т о
с л е д у я п р и н ц и п у |
л о к а л ь н о с т и ( к о т о р ы й бы л |
о б о с н о в а н в п . І ) , д л я |
; |
и с с л е д о в а н и я п о в е д е н и я р е ш е н и я у р а в н е н и я |
( 1 3 . 2 ) в о к р е с т н о с т и |
• -fc =• + s-o мы м о ж ем п р е д п о л а г а т ь , ч т о о п е р а т о р |
|
Т> и м г е т в и д |
||
( 2 1 . 2 ) |
т о - е с т ь |
|
|
|
D |
С - і) ^ а (-0 'Ь |
Ь С Ь о ) |
> |
( 2 1 . |
а Ш |
- г л а д к а я ф у н к ц и я , с о с р е д о т о ч е н н а я н а и н т е р в а л е |
|||
[ Т , -t |
, - t o é |
и р а в н а е д и н и ц е в и н т е р в а л е |
1 , ч с / > ) • В э т о м с л у ч а е у о п е р а т о р а ( 2 1 . 2 ) с у щ е с т в у е т
л ев ы й п о ч т и о б р а т н ы й , т а к ч т о и м е е т м е с т о р а в е н с т в о
R л $ |
- I |
+ Т, |
Г 'іи ч е м о п е р а т о р |
|
. |
R А ; |
Н $,*<, |
^ s ' ^ |
я в л я е т с я н е п р е р ы в н ы м о п е р а т о р о м п р и л ю б о м ( н е о с о б о м ) ы- , а
о п е р а т о р J
<Т? • .Н S-нод )0>. |
$ р и |
f"j |
7 |
я в л я е т с я н е п р е р ы в н ы м |
л ю б о м сА. и |
<±!> сК. . Т а к и м о б р азо м ^ |
|
мы и м е е м ф о р м а л ь н о е р а в е н с т в о |
|
||
U.C*<ty= ß-л f |
f |
Т КлІ"+■•• |
(2G.2) |
-?G
|
В п . І |
мы у к а з а л и |
с т р у к т у р у |
о п е р а т о р о в R A и "J” • |
ß A = |
|
DÖ1 (^1+ |
||
|
|
|
|
> |
т |
=- А Ѣ е Г * 1* Q £ r , t ) , |
|||
г д е |
^ - | > 0 |
н е к о т о р о е |
ч и с л о . О б о з а ч и м д л я к р а т н о с т и ч е р е з |
|
н еп р ер ы в н ы й |
при л ю б о м |
н е о с о б о м |
о(. о п е р а т о р |
Т о г д а р а з л о н е н и е ( 2 6 . 2 ) м ож н о з а п и с а т ь в в и д е
П у с т ь |
т е п е р ь |
|
s - ы / у , ы * . |
I |
и - |
- |
* |
<27.-2) |
|
- f e H |
, г д е |
Ы 7 |
> с * |
( |
о(г - н е |
||||
о с о б о е ) . |
|
|
|
|
( 2 .^ |
ф у н к ц и я |
|||
^ |
Т о г д а , в с и л у н е п р е р ы в н о с т и о п е р а т о р а |
||||||||
|
т а к ж е п р и н а д л е ж и т п р о с т р а н с т в у |
^ |
|
g |
|||||
П р и м ен я я а с и м п т о т и ч е с к о е п р е д с т а в л е н и е д л я ф у н к ц и и t ) , , ' 1 |
|||||||||
Ѣ о ' 1 |
$ -у п о л у ч е н н о е в § I , п . 2 и п о д с т а в л я я э т о в ы р а ж е н и е |
||||||||
в ч л ен ы р а з л о ж е н и я ( 2 7 . 2 ) , мы п о л у ч и м р а з л о ж е н и е ( 2 5 . 2 ) . , |
|||||||||
|
Т е о р е м а п о л н о с т ь ю д о к а з а н а , |
|
|
|
|
|
|||
|
3 . Р е г у л я р н о с т ь . |
П у с т ь |
|
|
|
|
|
||
|
Т е о р е м а |
6 . 2 . |
|
|
|
|
|
- 77 -
-
к в а з и э л л и п т и ч е с к и й д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы й о п е р а т о р , и п у с т ь ч и с л о
а . |
- н е о с о б о е . Т о г д а о п е р а т о р D |
г и п о э л л и п т и ч е н . |
||
|
Д о к а з а т е л ь с т |
в |
о . |
К а к б ы л о п о к а з а н о в п . І при |
у с л о в и я х т е о р е м ы о п е р а т о р |
X ) |
п о ч т и о б р а т и м с л е в а . Э т о о з н а ч а |
||
е т , ч т о с у щ е с т в у е т т а к о й о п е р а т о р |
|
^ |
л ' Ч S - r u , f t |
<< C G ) |
— *• Н S, j ' i ос С.С-) , |
______ |
х п о д л я |
л ю б о й ф у н к ц и и |
и . в Н |
С с ) |
|
|
ß а D г і = |
«■ ~t Т ю f |
|
о п е р а т о р о м |
п р и лю бом |
||||
п р и ч е м о п е р а т о р |
R A |
я в л я е т с я |
н е п р е р ы в н ы м |
||||||
S |
( d - н е о с о б о е ) , а о п е р а т о р |
|
|
|
|
||||
|
т •H s , f , d . c c ) - * |
|
н |
|
|
С С ) |
^ |
||
я в л я е т с я н е п р е р ы в н ы м о п е р а т о р о м д л я лю бы х ч и с е л |
S |
||||||||
оі |
<г ы * oL +. и ч и с л а ( в і ) |
ц |
+ - н е о с о б ы е ) . |
|
р е ш е н и е м |
||||
|
П у с т ь т е п е р ь |
ф у н к ц и я |
(. f.J S / |
£ с ) |
я в л я е т с я |
||||
у р а в н е н и я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ъ С рсЛ , |
|
) |
|
|
|
^ |
|
|
п р а в а я ч а с т ь э т о г о у р а в н е н и я |
|
&■ И s - м * / / , f t d |
, |
||||||
г д е У _ п р о и з в о л ь н о е н а т у р а л ь н о е ч и с л о . |
|
|
|
||||||
|
Н ап и ш ем к о н е ч н ы й о т р е з о к р а з л о ж е н и я ( 2 Б . 2 ) д л я р е ш е н и я |
||||||||
|
|
|
- 78 |
- |
|
|
|
|
|
R£-f T R f + . . . + T y R f ,
( 2 8 . 2 )
Мы в и д и м , ч т о в п р а в о й ч а с т и э т о г о р а з л о ж е н и я с т о я т ф у н к ц и и ,
в о в с я к о м с л у ч а е п р и н а д л е ж а щ и е п р о с т р а н с т в у И s+ / / ) £ ( \ ) ,
с л е д о в а т е л ь н о , э т о з а к л ю ч е н и е с п р а в е д л и в о и д л я л е в о й ч а с т и
р а в е н с т в а ( 2 8 . 2 ) , ч т о и д о к а з ы в а е т т е о р е м у .
i t . М я г к о с т ь р е а л и з а ц и и . Мы у ж е у к а з ы в а л и , ч т о к а ж д о е
к в а з и э л л и п т и ч е с к о е д и ф ф е р е н ц и а л ь н о е в ы р а ж е н и е |
D 0 = С і t , |
|||||
п о р я д к а ѵч. и р о д а ^ |
м о ж н о р е а л и з о в а т ь к а к о п е р а т о р |
|||||
D |
• И S , Г , А С C j |
— * Н |
С С ) |
( 2 9 . 2 ) |
||
В о з н и к а е т |
в о п р о с , |
н а с к о л ь к о |
ж е с т к о долж ны |
в ы б и р а т ь с я |
||
ч и с л а S |
и а |
( ч и с л о |
К - п о к а з а т е л ь к в а з и э л л и п т и ч н о с т и - мы |
|||
с ч и т а е м ф и к с и р о в а н н ы м ) ? |
|
Б у д е м н а з ы в а т ь р е а л и з а ц и ю ( 2 9 . 2 ) |
||||
О п р е д е л е н и е . |
||||||
м я г к о й , |
е с л и м н о ж е с т в о п а р ( S , ° 0 £ - /R г |
, п р и к о т о р ы х |
о п е р а т о р ( 2 9 . 2 ) к в а з и э л л и п т и ч е н , о б р а з у е т о т к р ы т о е м н о ж е с т в о
( в т о п о л о г и и I R * ) .
П р и э т о м м н о ж е с т в о т о ч е к п л о с к о с т и , п р и к о т о р ы х о п е р а т о р
( 2 9 . 2 ) к в а з и э л л и п т и ч е н мы б у д е м н а з ы в а т ь * , о б л а с т ь ю
м я г к о с т и |
р е а л и з а ц и и ( 2 9 . 2 ) |
о б л а с т ь |
||||
Т е |
о р е м а |
7 . 2 . |
|
Р е а л и з а ц и я ( 2 9 . 2 ) м я г к а я и |
||
м я г к о с т и |
е е е с т ь м н о ж е с т в о т о ч е к |
( 5 ) с < > ® г' , г д е S - л ю б о е |
||||
( в е щ е с т в е н н о е ч и с л о ) , а |
А |
- л ю б о е н е о ^ о б о е . Т а к и м |
о б р а з о м . |
о б л а с т ь м я г к о с т и д л я р е а л и з а ц и и ( 2 9 . 2 ) з а п о л н я е т в сю п л о с к о с т ь
- 79 -