Принцип максимума Хопфа - Hopf maximum principle

В Принцип максимума Хопфа это принцип максимума в теории второго порядка эллиптические уравнения в частных производных и был описан как «классический и фундаментальный результат» этой теории. Обобщая принцип максимума для гармонические функции что уже было известно Гаусс в 1839 г., Эберхард Хопф в 1927 г. доказал, что если функция удовлетворяет неравенству в частных производных второго порядка определенного вида в области р^п и достигает максимум в области функция постоянна. Простая идея, лежащая в основе доказательства Хопфа, метод сравнения, который он ввел для этой цели, привел к огромному количеству важных приложений и обобщений.

Математическая формулировка

Позволять ты = ты(Икс), Икс = (Икс₁, …, Икс_п) быть C² функция, удовлетворяющая дифференциальному неравенству

${displaystyle Lu=sum _{ij}a_{ij}(x){frac {partial ^{2}u}{partial x_{i}partial x_{j}}}+sum _{i}b_{i}(x){frac {partial u}{partial x_{i}}}geq 0}$

в открытый домен (связанное открытое подмножество р^п) Ω, где симметричная матрица а_ij = а_джи(Икс) локально равномерно положительно определенный в Ω и коэффициенты а_ij, б_я находятся на местном уровне ограниченный. Если ты принимает максимальное значение M в Ω, то ты ≡ M.

Коэффициенты а_ij, б_я это просто функции. Если известно, что они непрерывны, то достаточно потребовать поточечной положительной определенности а_ij в домене.

Обычно считается, что принцип максимума Хопфа применим только к линейные дифференциальные операторы L. В частности, с этой точки зрения Курант и Гильберта Methoden der Mathematischen Physik. Однако в более поздних разделах своей оригинальной статьи Хопф рассмотрел более общую ситуацию, которая допускает использование некоторых нелинейных операторов. L и, в некоторых случаях, приводит к утверждениям об уникальности в Задача Дирихле для средняя кривизна оператор и Уравнение Монжа – Ампера.

Граничное поведение

Если область Ω имеет собственность внутренней сферы (например, если Ω имеет гладкую границу), можно сказать немного больше. Если в дополнение к предположениям выше, ${displaystyle uin C^{1}({overline {Omega }})}$ и ты принимает максимальное значение M в какой-то момент Икс₀ в ${displaystyle partial Omega }$, то для любого направления ν наружу при Икс₀, там держит ${displaystyle {frac {partial u}{partial u }}(x_{0})>0}$ пока не ты ≡ M.^[1]

Рекомендации

1. Хан, Цин; Линь, Fanghua (2011). Эллиптические дифференциальные уравнения с частными производными.. American Mathematical Soc. п. 28. ISBN  9780821853139.

• Хопф, Эберхард (2002), Моравец, Кэтлин С .; Серрин, Джеймс Б.; Синай, Яков Г. (ред.), Избранные произведения Эберхарда Хопфа с комментариями, Провиденс, Род-Айленд: Американское математическое общество, ISBN  0-8218-2077-X, МИСТЕР  1985954.
• Пуччи, Патриция; Серрин, Джеймс (2004), «Повторный визит к сильному принципу максимума», Журнал дифференциальных уравнений, 196 (1): 1–66, Bibcode:2004JDE ... 196 .... 1P, Дои:10.1016 / j.jde.2003.05.001, МИСТЕР  2025185.