特征值及其在偏微分方程中的应用
0 引言
偏微分方程边值问题的求解在当今的数学、物理及其在工业、航空等各方面的应用上都具有极其重要的意义,而一般来说它的求解都是复杂又繁琐的,本文要求解问题如下:
强化农村经济管理模式,展现出农村经济发展的重要性。首先,要提高农民文化程度及人格素养,需要从农村生产出发,引入高科技,带动农业生产。其次,可以增强环境保护力度[1]。农业发展往往伴随着环境污染,在农业生产时,要运用农业经济管理理念,避免环境污染。最后,引进高水平、高学历、高技能的人才,促进农村教育、农村经济的发展。
[39]施密特:《合法性与正当性》,刘小枫编,冯克利、李秋零、朱雁冰译,上海:上海人民出版社,2015年,第39-40页。
其中
(1)
这里假定
(2)
≥0, 在Ω中,
(3)
满足一致椭圆型条件≥|ξ|2, ∀
(4)
1 算子A的特征值
1.1 空间HA与的相关定义
HA是关于范数的完备化空间,是关于范数的完备化空间.
按照变分法的常规思想,可以证明空间HA与的等价性,只需在中寻找方程的广义解.
1.2 算子A的特征值,特征函数的求取
1.2.1 寻找算子A最小特征值
∀由条件(2)~(4)及Fiedrichs不等式,得出
定理2.1 (近似解的建立)∀m,存在具有形式(*)的um,满足(**).
(6)
由此可知
现在需要证明弱解的存在唯一性,才能说明弱解即是通解.
(7)
此式说明,泛函J(u)有正的下界.因此,如果定义
(8)
则λ≥c>0,且λ1是算子A的最小特征值.
1.2.2 求出算子A的所有特征值
假设已经得到算子A的m-1个特征值λ1,…λm-1(m ≥2),且
λ1≤λ2≤…≤λm-1,
对应于λ1,λ2…λm-1的特征函数为
u1,u2,…,um-1,
且‖uk‖2=1,k=1,2,…m-1.该函数组的线性组合成L2(Ω)的一个线性子空间,记为Vm-1=span{u1,…um-1},以表示Vm-1在L2(Ω)中的正交补空间.
根据泛函J(u)的有界性(7),可以求出算子A的第m个特征值
证明:假设存在um,使[um,φi]=(f,φi).
2 应用特征函数解决开篇提出的椭圆方程的边值问题
以下是在有限维空间中构造近似解,并通过能量估计定理的保证将近似解取极限得到弱解,最后证明了弱解的存在唯一性的思路来源于Lawrence.C.Evans编著的Partial Differential Equations(第349~358页)[1].
设是中的规范正交系,(φi,φj)=0,i≠j
⑮对此,有学者对信息删除权做了系统的构建,包括删除的内容、边界等。参见余筱兰《民法典编纂视角下信息删除权构建》,《政治与法律》2018年第4期。
现在就是想办法构造近似解um,使其在构成的有限维子空间上是方程的解
令
并希望[um,φi]=A(um,φi)=(f,φi). (**)
≥≥
则
由于是无限维空间,按照(8)得出算子A的特征值的无限序列0<λ1≤λ2≤…≤λm≤…,及其相应的特征函数序列u1,u2,…um,….
1.3检测方法 我们根据《中医妇科学》相关的诊断标准来进行诊断,显效:患者的中医证候评分降低超过80%,月经量不超过100ml;有效:患者中医证候评分降低超过60%,月经量减少一半;无效:患者的中医证候评分减少超过60%,经量无改善。有效率=(显效+有效)例数/总例数×100%。
纳入本研究的流感病毒感染的患者需符合至少以下1种实验室诊断标准[7]:①流感病毒核酸检测阳性;②流感病毒快速抗原检测阳性(胶体金法),且有流行性感冒的病史和临床表现。
由于系数行列式是非零的,故线性方程组有唯一一组解a1,a2,…am,并且
所以ai=(f,φi),近似解
参照Lawrence.C.Evans编著的Partial Differential Equations(第349~358页),现在需要证明相应的能量估计,从而才能将定理2.1求出的近似解取极限m→∞,得出方程的弱解.
定理2.2 (能量估计)存在系数C, 使得≤
证明:由Fiedrichs不等式[2]
|(f,um)|≤‖f‖2·‖um‖2≤ ∀ε>0
≤ ∃C1>0
另一方面,≥ ∃C2>0.
综合可得,≤
只要取适当的ε,使C2-εC1>0即可满足
≤ 令即可.
≥c>0, ∀
引理2.1[3]自反的Banach空间的有界序列有弱收敛子列.
定理2.3 (弱解的存在性)方程存在一个弱解.
证明:在中有界,则存在子序列{uml}⊂{um},
使在中,
固定N,令
则[um,v]=(f,v),取m=ml,有[uml,v]=(f,v),
取弱极限,得到 [u,v]=(f,v).
故∀有[u,v]=(f,v)(***).
定理3.4 弱解的唯一性.
证明:只须证当f≡0时,u≡0即可.
在(***)式中,令v=u,得到[u,u]=[f,u]=[0,u]=0,
则u≡0在Ω中,又u=0在∂Ω上,
故证得u≡0,弱解的唯一性得证.
3 结论
本文求解了偏微分方程边值问题在空间上的通解
即其中是算子A的特征向量,也是的规范正交系.
参考文献:
[1] Lawrence C.Evans.Partial Differential Equations[M].Graduate Studies in Mathematics,19.New York:American Mathematical Society,Province,RI,1998:349-358.
[2] 陈恕行.偏微分方程概论[M].北京:人民教育出版社,1981:17.
[3] 陆文端.微分方程中的变分方法[M].四川:四川大学出版社,1996:65.
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