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一类微分形式的椭圆方程很弱解梯度的零点

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康迪, 赵崧, 徐秀娟. 一类微分形式的椭圆方程很弱解梯度的零点[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2023, 48(3): 25-30. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2023.03.004
引用本文: 康迪, 赵崧, 徐秀娟. 一类微分形式的椭圆方程很弱解梯度的零点[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2023, 48(3): 25-30. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2023.03.004
KANG Di, ZHAO Song, XU Xiujuan. Zeros of Very Weak Solution Gradients for a Class of Differential Form Elliptic Equations[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2023, 48(3): 25-30. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2023.03.004
Citation: KANG Di, ZHAO Song, XU Xiujuan. Zeros of Very Weak Solution Gradients for a Class of Differential Form Elliptic Equations[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2023, 48(3): 25-30. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2023.03.004

一类微分形式的椭圆方程很弱解梯度的零点

  • 基金项目: 河北省自然科学基金项目(A2019209533)
详细信息
    作者简介:

    康迪,硕士研究生,主要从事偏微分方程及其应用的研究 .

    通讯作者: 徐秀娟,教授
  • 中图分类号: O175.23

Zeros of Very Weak Solution Gradients for a Class of Differential Form Elliptic Equations

  • 摘要: 文章考虑了一类微分形式的椭圆方程,通过Hodge分解、Poincaré不等式等工具,证明了其很弱解的梯度满足弱逆Hölder不等式,并得到了该方程很弱解梯度的几乎每一个零点都有无穷阶.
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  • [1] 高红亚, 陈艳敏. 共轭A-调和张量新的双权积分不等式[J]. 数学年刊A辑(中文版), 2006, 27(5): 625-634.
    [2] 郑神州, 王喜芬. 拟线性次椭圆方程很弱解的正则性[J]. 数学物理学报, 2010, 30(2): 432-439.
    [3] 高红亚, 张华, 佟玉霞. 一类散度型椭圆方程很弱解梯度的零点[J]. 河北大学学报(自然科学版), 2005, 25(1): 9-12. doi: 10.3969/j.issn.1000-1565.2005.01.003
    [4] 谢素英, 戴滨林. 一类非线性椭圆组很弱解的局部正则性[J]. 应用数学, 2001, 14(4): 93-97.
    [5] 佟玉霞, 杨雅琦, 周艳霞. 非线性椭圆障碍问题很弱解的全局可积性[J]. 应用数学, 2021, 34(1): 98-106. doi: 10.13642/j.cnki.42-1184/o1.2021.01.011
    [6] 杨超, 谢素英. 微分形式椭圆方程障碍问题很弱解的正则性[J]. 杭州电子科技大学学报(自然科学版), 2019, 39(3): 92-96.
    [7] 张爱旎, 邓志颖. 一类分数阶p-q型临界椭圆边值问题的非平凡解[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2022, 44(6): 88-93.
    [8] 蒙璐, 储昌木, 雷俊. 一类带有变指数增长的Neumann问题[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2021, 43(6): 82-88. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2021.06.011
    [9] 唐映, 储昌木. 带类p(x)-拉普拉斯算子的问题在全空间上的多重解[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2022, 47(10): 37-44. doi: http://xbgjxt.swu.edu.cn/article/doi/10.13718/j.cnki.xsxb.2022.10.005
    [10] 周树清, 高红亚, 朱焕然. 一类拟线性椭圆方程的很弱解的唯一性[J]. 数学年刊A辑(中文版), 2007, 28(1): 121-130.
    [11] 杜广伟, 钮鹏程. 非线性次椭圆方程障碍问题很弱解的高阶可积性[J]. 数学物理学报, 2017, 37(1): 122-145.
    [12] STROFFOLINI B. On Weakly A-Harmonic Tensors[J]. Studia Mathematica, 1995, 114(3): 289-301.
    [13] IWANIEC T, MIGLIACCIO L, NANIA L, et al. Integrability and Removability Results for Quasiregular Mappings in High Dimensions[J]. Mathematica Scandinavica, 1994, 75(2): 263-279.
    [14] GIAQUINTA M, GIUSTI E. On the Regularity of the Minima of Variational Integrals[J]. Acta Mathematica, 1982, 148(1): 31-46.
    [15] IWANIEC T, LUTOBORSKI A. Integral Estimates for Null Lagrangians[J]. Archive for Rational Mechanics and Analysis, 1993, 125(1): 25-79.
    [16] IWANIEC T, MARTIN G. Geometric Function Theory and Nonlinear Analysis[M]. Oxford: Clarendon Press, 2001.
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-09
  • 刊出日期:  2023-03-20

一类微分形式的椭圆方程很弱解梯度的零点

    通讯作者: 徐秀娟,教授
    作者简介: 康迪,硕士研究生,主要从事偏微分方程及其应用的研究
  • 1. 华北理工大学 理学院,河北 唐山 063210
  • 2. 河北省数据科学与应用重点实验室,河北 唐山 063210
基金项目:  河北省自然科学基金项目(A2019209533)

摘要: 文章考虑了一类微分形式的椭圆方程,通过Hodge分解、Poincaré不等式等工具,证明了其很弱解的梯度满足弱逆Hölder不等式,并得到了该方程很弱解梯度的几乎每一个零点都有无穷阶.

English Abstract

  • Ω$\mathbb{R}$n(n≥2)中的正则区域,e1e2,…,en$\mathbb{R}$n的标准正交基. 由外积eI=ei1ei2∧…∧eil张成的l维线性空间记为Λl=Λl($\mathbb{R}$n),I=(i1i2,…,il)(1≤i1 < i2 < … < ilnl=0,1,…,n)取遍所有的l重数. 定义Hodge星算子*:ΛΛ,对任意αβΛ,满足*1=e1e2∧…∧en,且α∧*β=β∧*α=〈αβ〉*1.

    微分形式是实值函数和分布的重要推广形式. Ω上的l-微分形式是Ω上的一个Schwartz分布,其值属于Λl($\mathbb{R}$n). 将所有的l-形式空间记为D′(ΩΛl),用Lp(ΩΛl)表示l-形式

    的空间,其中对于所有的有序l-重数IωILp(Ω$ \mathbb{R} $). 于是Lp(ΩΛl)为一个Banach空间,其上的范数定义为

    同样地,l-微分形式的Sobolev空间为

    且具有范数

    其中,对ωD′(ΩΛl),微分形式$\mathrm{d} \omega=\left(\frac{\partial \omega}{\partial x_1}, \frac{\partial \omega}{\partial x_2}, \cdots, \frac{\partial \omega}{\partial x_n}\right)$由微分形式$\frac{\partial \omega}{\partial x_i} \in D^{\prime}\left(\varOmega, \varLambda^l\right)$组成.

    记外导数

    其共轭算子

    D′(ΩΛl+1)上定义为

    上述符号及定义可参见文献[1].

    本文考虑以下微分形式的椭圆方程

    其中算子AΩ×Λl($\mathbb{R}$n)Λl($\mathbb{R}$n)满足:对所有的xΩξΛl($\mathbb{R}$n),有

    这里

    下面给出方程(1)很弱解的定义.

    定义1  若u对所有具有紧支集的$\varphi \in W^{1, \frac{r}{r-p+1}}\left(\varOmega, \varLambda^{l-1}\right)$,满足

    则称uWloc1,r(ΩΛl-1)为方程(1)的很弱解.

    这里“弱”指的是u的可积指数r可以小于自然指数p. 很弱解是弱解的推广,它降低了弱解的可积性要求. 近年来,关于很弱解的性质引起了很多学者的关注. 例如,文献[2]获得了拟线性椭圆方程

    很弱解的梯度估计;文献[3]研究了散度型椭圆方程

    很弱解梯度的零点性质;文献[4]研究了二阶非线性椭圆组

    很弱解的局部正则性;文献[5]考虑了非线性椭圆方程

    对应障碍问题很弱解的全局可积性;文献[6]研究了微分形式的非齐次椭圆方程

    障碍问题很弱解的正则性. 更多关于椭圆问题的研究,参见文献[7-11].

    受以上文献的启发,本文研究了方程(1)在条件(2),(3)下的零点性质,得到如下主要定理:

    定理1  存在常数$r_0=r_0\left(n, p, \frac{\beta}{\alpha}\right) \in(1, p)$,使得当r>r0时,方程(1)的很弱解uWloc1,r(ΩΛl-1),du的几乎每一个零点都有无穷阶.

  • 为证弱逆Hölder不等式,需用到以下引理:

    引理1[12](Poincaré引理)  令D为立方体或球,wLs(DΛl),dwLs(DΛl+1),则

    其中${\rlap{-} \smallint }_D$D上的积分平均.

    引理2[13]   令XY为内积空间中的向量,则当0≤ε < 1时,有

    引理3[14]   设f(x)为定义在0≤T0tT1上的非负有界函数,若对T0t < sT1,有

    其中ABσθ为非负常数,θ < 1,则存在常数C(σθ),使得对任意Rρ,当T0ρ < RT1时,有

    下面给出du满足的弱逆Hölder不等式.

    引理4  存在$r_0=r_0\left(n, p, \frac{\beta}{\alpha}\right) \in(1, p)$,使得当r>r0时,方程(1)的很弱解uWloc1,r(ΩΛl-1)的梯度du满足弱逆Hölder不等式

    其中C为常数,BR⊂⊂Ω.

      任取x0Ω,固定R0R0d=dist(x0Ω). 令BR=BR(R0)⊂⊂Ω为任意立方体.

    取截断函数η(x)∈C0(BR),满足

    且在$B_{\frac{R}{2}}$η≡1. 为了给方程(1)选取一个适当的检验函数,作关于$\left|\mathrm{d}\left(\eta\left(u-u_{B_R}\right)\right)\right|^{r-p} \mathrm{~d}\left(\eta\left(u-u_{B_R}\right)\right) \in L^{\frac{r}{r-p+1}}\left(B_R, \varLambda^l\right)$的Hodge分解[15],可得

    其中dφ$h \in L^{\frac{r}{r-p+1}}\left(B_R, \varLambda^l\right)$,且有

    由引理2,可得

    将(6)式中的φ充当(4)式中的检验函数,并利用(8)式,可得

    因为duBR=0,于是由(3)式,可得

    下面估计I1. 由(2)式、Hölder不等式和(7)式,可得

    由于

    将(13)式代入(12)式,再使用Young不等式和引理1,可得

    下面估计I2. 由(2)式、(9)式、Hölder不等式、Young不等式和引理1,可得

    下面估计I3. 由Young不等式,可得

    下面估计I4. 由(9)式、Hölder不等式、Young不等式和引理1,可得

    下面估计I5. 由Young不等式、(7)式和引理1,可得

    结合(10)式、(11)式、(14)式-(18)式,可得

    r足够接近p,且ε足够小,使得

    又因为在本文情况下,r充分接近于p,于是常数C(npr)与r无关. 因此,由(19)式和(20)式,可得

    再使用引理3,可得(5)式. 证毕.

  • 定义2[16]  若

    则称x0Ω为函数hLloc1(Ω)的本性零点. 其中Q(x0R)是以x0为心、2R为边长的立方体. 本性零点的阶数定义为

    引理5[16]   令hLloc1(Ω)对所有立方体Q⊂2QΩ满足弱逆Hölder不等式

    h的每一个零点都有无穷阶. 其中1 < p < ∞,常数Ap与立方体无关.

    定理1的证明  根据弱逆Hölder不等式(5)和引理5,可得所需结论. 证毕.

参考文献 (16)

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