如何理解分析中的各種正則性?

時間 2021-05-31 23:03:03

1樓:dhchen

對於乙個方程 ,我們想要得到它的「解」,什麼是解?看起來這是乙個傻問題,但是這是乙個很微妙的問題。本科生的觀念中, 是一般的古典導數運算元,比如 ,而解至少是在乙個二次可導的函式空間 。

直接得到這個解的存在性是困難的,為什麼。第一, 空間太「差」,使得這個空間和上面的運算元的性質很差。比如,缺乏自反,嚴格凸和弱緊性。

數學家採用的方法是迂迴,什麼是迂迴?

「偏微分」這個概念就可以推廣,也就是所謂的「弱導數」和「廣義函式的導數」,在這個概念下,古典微分運算元變成了弱的運算元,這個運算元的好處是即使是可測函式也可以求導,而且一旦解 是古典可導的, 那麼 .這個弱運算元可以作用在弱的空間 (比如,索博列夫空間)。這個空間性質更好,上面的運算元具有更豐富的性質。

特別的,如果 是乙個希爾伯特空間,可以使用的性質更多。利用這些性質,我們容易得到(弱)解的存在性。但是,這個弱解 是有問題的,什麼問題?

第一,這個解存在的空間不具有物理意義,太弱了。比如,我們希望使得 。這就是解的正則性(之一)。

換句話說,原本的問題是我們希望得到 ,但是比起在這個狹窄的空間中找解,我們選擇在更大的空間 中找到乙個解,然後證明在某種條件下,這個解的確在 中。這後面一步叫做正則性,事實上正則性比存在性要難,而且如果假設解存在,然後證明了某種先驗估計,解的存在性就會被證明。所以,有些人說正則性才是pde的核心問題。

然後,理論上 的性質更強, 的性質也會變強。這種特效也是一種「正則性問題」。 特別的,如果 的解足夠強,弱解能否變成古典解。

pde中有乙個概念叫做「最大正則性」,也就是如果 ,那麼解能在什麼樣最好的空間中,它最大能保證的光滑性是什麼樣的?它們之間又是什麼關係?

解決正則性是乙個很大的問題,而且解決方法很多,有來來自調和分析(Calderon–Zygmund和Littlewood–Paley技巧)和各種比較存粹的pde技巧(de Giorgi, Nash迭代)。我覺得學習者可以按照那本黃書,不,「二階橢圓形偏微分方程「來學習。 不需要太著急,慢慢消化。

那本書很大的問題是,所有的技巧都是」浮光掠影「,讓你覺得此物只應天上有,忽然降落在凡塵,非常詫異。但是,如果你深入地學過調和分析,非線性泛函分析等工具,你會發現那種技巧是自然的,想法也是自然的。

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