Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
matphys_tex.pdf
Скачиваний:
143
Добавлен:
16.04.2015
Размер:
932.96 Кб
Скачать

( ) − ( *) = ( , ) ( ( ) − ( *)) ( )

= ′′

 

- окрестность на сфере. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

=

+ ′′

=

 

 

+

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первый интеграл:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( , ) ( ( )

 

 

 

( *)) ( )

 

 

 

( , )

 

( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| |<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( , )

 

( ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

Второй интеграл: ( ) = | ( )| ≤ равномерно.

 

 

( , ) ( ( )

 

 

( *)) ( )

 

2

( , ) ( )

? 2

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

|

 

 

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| |≤

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<

 

= ′′ | − | >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: | − *|

2̃

2̃

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̃ ( , )

 

0 (равномерно по при

|

 

 

 

* > 0, а у нас

|

 

 

> 2 ).

 

 

:

| |→

 

= ′′

 

 

 

− | ≥

 

 

 

 

 

 

 

|

̃

 

 

| −

*|

<

 

0 < ( , ) <

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| −

|

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̃

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.8Следствия из формулы Пуассона.

Обратная теорема о среднем. - огр область в R ; ( ); для ( *, )

( *) = 1 ( ) ( ) = (∞)( ), = 0

| |

| *− |=

Была прямая теорема: (2)( ), = 0 = есть свойства среднего.

52

Доказательство. (∞)( )? Достаточно доказать (∞)( ) для всех шаров .

Зафиксируем . Рассмотрим задачу Дирихле в шаре ( 0, )

(2)( ) ∩ ( )

= 0 в

= ( )

Доказали, что существует - решение этой задачи. ( ) ≡ ( ) в ? := − ; Для выполняется условие среднего (по условию теоремы).

Для выполняется условие среднего для ̃ . Для выполняется условие среднего для ̃ .

( ). Слабый принцип максимума: maxmin ( ) = maxmin ( ) = 0

( ) ≡ 0 в = ( ) ≡ ( )

Теорема Лиувилля. (2)(R ); = 0 в R ; ограничена либо сверху, либо снизу

= ( ) =

Доказательство. Пусть ограничена снизу (иначе → −). Можно считать ее ограниченной нулем: ( ) ≥ = ( ) →( ) −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассматриваем ( )

≥ 0.

(2)( (0, )); = 0.

 

 

 

( ) =

1

 

2 − | |2

( )

 

( )

при |

 

<

 

| 1|

·

| − |

 

 

 

 

 

 

|

 

| |=

Пусть | | = = | + | ≤ | | + | | = + .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 − | |2

 

 

 

 

2 2

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| − |

 

( + )

 

( + ) −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

0 =

 

 

 

2 − | |2

 

( )

 

( )

 

 

 

 

( )

 

( )

 

 

 

 

 

 

( + ) −1

 

 

 

 

 

 

 

| − |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| |=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| |=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Не зависит от

 

 

 

 

 

 

( ) ( )

=

 

| | (0)

 

(По свойству среднего).

 

 

 

 

| |=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

( + ) −1 ·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

| ·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ,

 

|

= =

 

 

 

| ≥

 

=

2 − | |2

 

2 2

 

 

 

 

 

 

( − )

 

 

 

| |

 

 

|

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

| − |

 

 

53

 

 

 

 

1

 

2

2

≥0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

+

 

·

 

 

( ) =

 

 

 

 

− | |

 

( ) ( ) ≤

 

 

 

·

 

 

 

( ) ( ).

 

1

| ·

 

 

|

1

 

( ) −1

 

|

 

 

 

=

| − |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| ·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) ≤

 

1

 

 

(

 

 

) −1

· (0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

| ·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если > , то имеем неравенства. Фиксируем R . → ∞

 

 

 

 

Правые части стремятся к u(0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) ≥ (0),

( ) ≤ (0) = ( ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неравенство Гарнака. – огр. обл. ( ) (2)( );

( ) ≥ 0 в ;

= 0 в ;

Тогда

существует

,

зависящая

от

 

и 0

 

и не зависящая от :

, 0

( ) ≤ · ( ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω0 Ω

 

 

 

 

Доказательство.

 

1. Для начала рассмотрим случай = (0, );

0 = (0, 0)

= 0; ≥ 0 в

; (

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Было в доказательстве теоремы Лиувилля (0 ≤ ≤ 0 < ):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) ≤ −2

 

 

+ 0

(0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( − 0) −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

−2

 

 

0

(0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( + 0) −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Видно, что существуют константы , +:

 

 

 

( ) ≥ · (0),

( ) ≤ + · (0).

, ̃

 

(̃) ≤ + · (0)

+ · −1 · ( ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Пусть , 0 - произвольные области.

0 - компакт. Тогда существует > 0: ( 0, ∂ ) = 2

Рассмотрим множество шаров { ( , )}: 0

 

( , ), ( , ) . 0 - компакт,

 

 

 

Ω0

 

 

 

 

 

 

( , ) = конечный набор: 0

 

0

( , ).

 

Ω0

=1

Внутри любого шара ( ) ≤ · ( ).

 

 

 

, 0

= ( ) ≤ · ( ). ( и соединены цепью из не более чем N шаров).

54

Упражнения :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. - огр обл, { }: = 0 в

, (

 

).

 

 

 

 

 

 

→∞

 

 

 

 

 

=

 

равномерно в :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 в

.

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

равномерно на любом компакте в .

1

. . . ∂

1

. . . ∂

2.- огр обл, { }: (∞)( ), = 0 в , +1 < . Если *: ( *) сходится, то равномерно на любом компакте в , (∞)( ), = 0.

4.9Объемный потенциал и его свойства.

Объемный потенциал: ( ) = − ( − ) ( ) .

Ω

( ) - плотность потенциала.

 

 

{

|

1|

ln

, = 2

 

 

 

 

 

 

1

, ≥ 3

 

( ) =

 

 

1 ( −2)| | −2

 

 

 

 

| |

 

 

 

 

2

 

Вопросы :

1.Когда ( ) 2?

2.( ( )) =?

Утверждение. 1. 0(2)( ) = ( ) (2)(R ).

2. 1( );

( ) (∞)(R );

= 0;

( ) −→ 0

, ≥ 3.

 

 

 

| |→∞

 

0(2); (2)( ); - компакт.

Доказательство.

1.

R

 

 

 

 

- функция в

. Доопределим ее нулем за пределами области.

 

 

 

 

=

( )

,

 

 

 

 

 

{

0

, /

 

 

 

 

 

̃

 

 

 

Тогда =

 

0(2)( ) = 0(2)(R )

Ω

R

̃

 

 

̃

 

Тогда

 

 

 

 

( ) = −

( − ) ( ) . = −

( − ) ( ) .

 

 

 

Ω

 

 

R

̃

55

Сделаем замену на : = − .

(2)

( ) = −

R

( ) ̃( − ) .

(2) по

 

 

 

 

 

 

 

( ) = −

 

 

( ) ( )( − )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ( ) = −

 

( ) ( 2 )( − )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. R

 

 

 

 

( ) = −

 

(

)

по в R

 

Ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( − )

 

 

 

 

 

( ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− ̸= 0 /

 

 

( ) = −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

. . . ∂

 

 

 

(∂ 1

. . . ∂

 

 

 

 

)( − ) ( )

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω

 

 

 

 

 

 

(∞)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ( )) = −

 

( ( − )) ( ) = 0

 

 

= 0.

 

( ) = 0, = 0

 

 

Ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̸

 

 

 

 

̸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

≥ 3 = ( ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| | −2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) | −→|→∞ 0 .

 

 

 

 

( ) =

 

 

 

 

 

 

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω

 

|

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| −→|→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 равномерно по

 

 

 

Упражнение : при = 2 остается разобраться, когда (т.е. при каких )

( ) =

2 ·

Ω

ln | − | ( ) - гармоническая в R2 .

 

1

 

 

 

= ? . Было:

0(∞)( ) = ( ) = − ( − ) ( ) ,

Ω

т.е. - объемный интеграл с плотностью .

→ - интегральный оператор.

Т.о., для 0(∞)

 

=

: −→ −→

56

= ( )−1

Выдвигаем гипотезу, что = .

−→ −→

Теорема. Если (2)( ), то ≡ в .

Доказательство. Сведем вторую цепочку к первой. 0(∞)( )

Была формула Грина:

 

Ω

− =

 

 

 

 

 

 

Ω

( ) ( ) = Ω

( ) ( ) =

=

 

( − ) ( )

 

( ) =

 

− ( )

( − ) ( )

 

Ω

 

Ω

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω

(

 

Ω

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= − ( )по ф-ле интегрального

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

представления

 

 

 

 

Ω

( ) ( ) =

Ω

( ) ( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0(∞)

ОЛВИ

 

 

 

 

( ( )

 

( )) ( ) = 0

 

 

 

( ) =

− = 0.

 

 

Ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2) = (2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: ( ) ( −2) = −1

: ( ) ( +2)

 

 

 

 

 

 

 

 

Гельдеровские классы: , , Z+, (0, 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

, :

 

 

( ) = ∂

| ( ) − (̃)| ≤ | − ̃|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

: +2, ,

Можно доказать, что : , +2,

Объемный интеграл дает нам частное решение уравнения Лапласа.

 

 

:

 

=

Круг:

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= .

= частн + общ

{

общ = 0

= = общ

 

 

 

частн =

= − частн .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0

=

57

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]