Research Group of Prof. Dr. M. Griebel
Institute for Numerical Simulation
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Konstante Koeffizienten

 

Mit diesen Vorbereitungen können wir uns jetzt den tex2html_wrap_inline7823 -Abschätzungen zuwenden. Zunächst betrachten wir den Fall eines elliptischen linearen Operators L, der nur Terme zweiter Ordnung mit konstanten Koeffizienten enthält, d. h.

  equation4464

mit tex2html_wrap_inline10763 . Für tex2html_wrap_inline7831 -Funktionen ( tex2html_wrap_inline10767 ) lassen sich dann auf folgendem Weg die untenstehenden tex2html_wrap_inline7823 -Abschätzungen herleiten:

  1. Für den Laplaceoperator tex2html_wrap_inline10771 läßt sich die Funktion u als Faltung von tex2html_wrap_inline7827 mit der Fundamentallösung von tex2html_wrap_inline10777 darstellen. Die Calderon-Zygmund-Ungleichung gibt uns dann die Möglichkeit, tex2html_wrap_inline10779 über tex2html_wrap_inline10781 abzuschätzen.
  2. Eine lineare Abbildung transformiert tex2html_wrap_inline10783 in den Operator L aus Gleichung (5.19).
  3. Die Randwerte werden über spezielle Integraldarstellungen erfaßtgif und entsprechend abgeschätztgif.

tex2html_wrap_inline7823 -Abschätzungen in Verbindung mit Dirichletrandwerten werden auch von Gilbarg und Trudinger [GT] (Kapitel 9) betrachtet. Die Behandlung allgemeiner Randwerte, auch der hier benötigten homogenen Neumannrandwerte, ist jedoch wesentlich aufwendiger. Da [ADN] genau die benötigten Abschätzungen bereitstellt, werden wir sie hier zitieren. Zunächst aber zu der inneren Abschätzung, die wir vollständig beweisen.

  SATZ5527

BEWEIS. Im Fall n=1 ist die Behauptung trivial. Im Fall tex2html_wrap_inline7863 sei zunächst tex2html_wrap_inline10821 . Sei

equation5546

die Fundamentallösung der Laplacegleichung tex2html_wrap_inline10777 . Hierbei bezeichnet tex2html_wrap_inline10825 das Volumen des Einheitsballes im tex2html_wrap_inline10571 . Gemäß der Greenschen Darstellungsformelgif läßt sich u darstellen als Faltung von tex2html_wrap_inline7827 mit tex2html_wrap_inline10833 :

equation5556

Da nach Voraussetzung tex2html_wrap_inline10835 ist, sind die Voraussetzungen der Calderon-Zygmund-Ungleichunggif erfüllt, und es folgt sofort die Behauptung.

Falls L nicht der Laplaceoperator tex2html_wrap_inline10783 ist, so kann eine lineare Abbildung gefunden werden, die ihn zu tex2html_wrap_inline10783 transformiertgif, denn die Koeffizienten von L sind konstant. So erhält man die Behauptung auch für den allgemeinen Operator L, wobei durch die Transformation zusätzlich der kleinste und der größte Eigenwert der Matrix tex2html_wrap_inline9659 in die Konstante C eingehen, d.h. C ist auch von tex2html_wrap_inline7811 und k abhängig. tex2html_wrap_inline7963

Eine ähnliche Abschätzung gilt für Funktionen auf einer Hemisphäre, die auf dem geraden Randstück Neumannrandbedingungen genügengif:

  SATZ5571

Dieser Satz wird hier nicht bewiesen; er entspricht Satz 14.1 aus [ADN] (Seite 701).


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Marcel Arndt
Tue Mar 28 09:56:06 MSZ 2000