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本文主要研究含P-Laplace算子的方程。我们知道P-Laplace算子的作用十分广泛,它不仅出现在数学理论中,还出现在流体动力学(包括牛顿流体(p=2)、膨胀流体(p≥2)和拟塑性流体(1<p<2)),穿过多孔介质的流体(p=3/2)、非线性弹性学(p≥2)和冰川学(p∈(1,4/3)等应用领域里。因此研究P-Laplace算子不仅在数学理论上有重大的理论价值(如对P-Laplace算子的研究有助于我们理解褪化椭圆算子),还因其深厚的物理背景而具有广泛的应用前景。本文主要讨论了含P-Laplace算子的方程解的性态。全文共分六章,具体内容如下:
第1章是前言。介绍了P-Laplace算子的物理背景、本文所研究问题的历史、现状和本文的结论及证明思想。顺便还介绍了本文的创新之处和所克服的困难。
第2章是预备知识。介绍了本文要用到的数学术语、数学工具和技巧。
第3章研究如下椭圆方程的边值问题。(公式略)其中0<q<p-1,Ω是Rn中的有界区域,△p是p-LapLace算子,它作用在函数u上时定义为△pu=div(|▽u|p-2▽u).设u(x)是问题(1)的解,其对应的能量泛函记为E(Ω)=∫Ω|▽u|pdx.本章的结果是如下的Brunn-Minkowski不等式。
定理3.1.设Ω0和Ω1是凸区域。若令α=n+p(q+1)/p-1-q,则对任意的t∈[0,1]有(公式略)且等式成立当且仅当Ω0与Ω1位似。
第4章讨论与问题(1)的解U(x)相关的一些等周不等式以及先验估计。设Ω*是Ω的Schwarz对称重排,即Ω*是Rn中以原点0为中心且满足|Ω*|=|Ω|的球。若用h(x)表示如下问题的解(公式略)则本章的主要结论可叙述为:
定理4.2.1.1.若u(x)是问题(1)的解,则对于任意的k≥q+1有(公式略)以及(公式略)并且上面两式中的等号成立当且仅当Ω是一个球。
应用上述等周不等式,可得到问题(1)的解u(x)的最佳上界估计,该结论可表述为:
定理4.2.1.3.设u(x)为问题(1)的唯一解.则(公式略)且等号仅在Ω为球时才可能成立。
另外,在p=n且q=p-1时,本章还给出了一个已知的等周不等式的简化证明.详情参见本章第三节。
第5章讨论如下问题第一特征值的下界估计.(公式略)其中c(x)是一个非负有界函数。
设Ω*是Ω的Schwaxz对称重排,R*是Ω*的半径,ωn是Rn中单位球的体积。令α=ess.supx∈Ωc(x),选取r满足αωn(Rn*-rn)=∫Ωc(x)dx.定义函数h(x)为(公式略)。
本章的结论可表述为如下定理:
定理5.1.λ1(Ω;c)≥λ1(Ω*;h),其中λ1(Ω;c)表示问题(2)相应于Ω和c(x)的第一特征值,而λ1(Ω*;h)表示问题(2)相应于Ω*和h(x)的第一特征值。
这一结果可以作适当的推广,详情见本章的具体内容。
第6章考虑抛物P-Laplace方程初边值问题其中Ω是Rn中的有界光滑区域, n≥2,1<p<n,p-1<q<p*,p*=n(p-1)+p/n-p>0,u0是定义在Ω上的非负连续函数。我们得到了此方程非负全局解的一致有界性的结论:
定理6.1.1.设u(x,t)是方程(3)在Ω×[0,∞)的解,则u(x,t)全局有界,即存在一个只与u0有关的常数M,使得对任意x∈Ω,t>0,总有u(x,t)≤M,其中u0∈C(Ω)。