Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
L.C.Evans,Równaniaró
Ż
niczkowecz
ą
stkowe,Warszawa2008
ISBN978-83-01-15627-5,©byWNPWN2002
2.2.RównanieLaplace’a
41
gdzieg≥0,toujestdodatniawkażdympunkciezbioruU,jeśligjestdodatniana
jakimśpodzbiorze∂U.
Π
Ważnymzastosowaniemzasadymaksimumjestdowódjednoznacznościrozwiązań
pewnychzagadnieńbrzegowychdlarównaniaPoissona.
TWIERDZENIE5(Jednoznaczność).Załóżmy,żeg∈C(∂U)if∈C(U).Wtedy
zagadnieniebrzegowe
(17)
–∆u=fwU,
u=g
na∂U
maconajwyżejjednorozwiązanieu∈C2(U)∩C(¯
U).
Dowód.Jeśliui˜
uspełniają(17),tostosujemytwierdzenie4dofunkcjiharmonicznej
w:=±(u–˜
u).
Π
b.Regularność
Wykażemyteraz,żejeśliu∈C2jestharmoniczna,tou∈C∞.Zatemwszyst-
kiefunkcjeharmonicznesąróżniczkowalnenieskończeniewielerazy.Zdaniategotypu
nazywasiętwierdzeniamioregularności.Ciekawejestto,żealgebraicznastrukturarów-
naniaLaplace’a∆u=Σ
n
i=1ux
ixi=0prowadzidownioskuocharakterzeanalitycznym:
istniejąwszystkiepochodnecząstkowefunkcjiu,nawette,którewcalewrównaniunie
występują.
TWIERDZENIE6(Gładkość).Jeśliu∈C(U)mawłasnośćwartościśredniejdla
każdejkuliB(x,r)⊂U,to
u∈C∞(U).
Podkreślmywyraźnie,żefunkcjauniemusibyćgładka—aninawetciągła!—
wpunktach∂U.
Dowód.Niechnbędziejądremoperatorawygładzającego(patrzdodatekC.4).Przypo-
mnijmy,żewartościnzależątylkood|x|.Połóżmyue:=ne∗uwUe={x∈U|
dist(x,∂U)>e}.JakwyjaśniamywdodatkuC.4,ue∈C∞(Ue).
Wykażemy,żeujestfunkcjągładką,dowodząc,żewistocieu≡uenaUe.Jeśli
x∈Ue,to
ue(x)=∫
U
ne(x–y)u(y)dy
=
en∫
1
B(x,e)
n
|x–y|
e
u(y)dy
=
en∫
1
0
e
n(
r
e)∫
∂B(x,r)
udSdr