数学专业来答,二阶椭圆型方程的极值原理,求证明 - 爱问答

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数学专业来答,二阶椭圆型方程的极值原理,求证明

数学专业来答,二阶椭圆型方程的极值原理,求大神给个证明,谢谢~~~

数学专业来答,二阶椭圆型方程的极值原理,求证明

1、记号,向量:X=(x1 x2 ... xn)^T,Y=(y1 y2 ... yn)^T,B=(b1 b2 ... bn);矩阵:A=[aij];偏导算符:(∂/∂xi)·u=∂u/∂xi,(∂/∂yi)·u=∂u/∂yi,算符相乘:[(∂/∂xi)·(∂/∂xj)]u=∂²u/∂xi∂xj,[(∂/∂yi)·(∂/∂yj)]u=∂²u/∂yi∂yj。

上述二阶偏微分方程可写为[(∂/∂x1 ∂/∂x2 ... ∂/∂xn)A(∂/∂x1 ∂/∂x2 ... ∂/∂xn)^T]u+[B·(∂/∂x1 ∂/∂x2 ... ∂/∂xn)^T]u+cu=0。

2、由于矩阵A是正定的,做正交变换Y=QX,其中Q为正交矩阵,使得Q^TAQ=diag(λ1 λ2 ... λn),其中λi>0为A的特征值。方程可化为:

[(∂/∂y1 ∂/∂y2 ... ∂/∂yn)Q^TAQ(∂/∂y1 ∂/∂y2 ... ∂/∂yn)^T]u+[BQ·(∂/∂y1 ∂/∂y2 ... ∂/∂yn)^T]u+cu=0,或者:

∑(i=1→n)λi·(∂²u/∂yi²)+∑(i=1→n)Bi·(∂u/∂yi)+cu=0。                                (1)

3、设上述正交变换将区域Ω变为Ω′,显然只要证明方程(1)不能在Ω′内部取得正的最大值即可。若u在Ω′内部某点Y0取得正的最大值,则u(Y0)>0,∂u(Y0)/∂yi=0,∂²u(Y0)/∂yi²≤0,i=1,2,...,n,代入方程左边显然有∑(i=1→n)λi·(∂²u(Y0)/∂yi²)+∑(i=1→n)Bi·(∂u(Y0)/∂yi)+cu(Y0)≤cu(Y0)<0,得出矛盾。同理可证负的极小值的形。


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