广义狄利克雷问题
经典狄利克雷问题通过适当放松边界值要求进行的推广
广义狄利克雷问题(generalized Dirichlet problem)是经典狄利克雷问题通过适当放松边界值要求进行的推广。而经典狄利克雷问题也叫做第一边值问题,是经典位势论中三大基本问题之一。即已知Rn(n≥2)内的区域D(其边界∂D为紧)及在∂D上连续的实函数 f,求以 f 为边界值的D内调和函数u。
广义狄利克雷问题的提出
为了要完全确定拉普拉斯方程一个的解,需要一些附加的条件,称之为边界条件的形状,即所求解在区域的边界上应当满足的一些给定关系式的形状。而第一边值问题,或者狄利克雷问题,归结为在区域的边界的每一点上给定所求的调和函数的值:
求出一个函数u(z),满足在区域D内调和并且在D-内连续,在D的边界上取已经给定的连续值u(ζ).在实际应用中,边界值u(ζ)连续的这个条件过于严格,因此考虑广义狄利克雷问题,此时函数u(ζ)在区域D的边界C上除了有限多个第一类间断点外,是处处连续的。
内容
广义狄利克雷问题(generalized Dirichlet problem)是经典狄利克雷问题通过适当放松边界值要求进行的推广。该问题是:已知Rn(n≥2)的区域D(∂D为紧)及从∂D到[-∞,+∞]的函数 f,求D内调和的函数u,使对每个正则边界点y,有
且当D无界时,u在∞为正则(若不要求内外部问题互相转化,可只要求u在∞有有限极限)。更一般地,可考虑D为一般开集的情形。
问题解法
由佩龙(Perron,O.)于1923年提出,经布雷洛(Brélot,M. E.)改进的下述方法被公认是解这个问题的最有效工具。下面以Rn(n≥3)为例叙述,对R2的内部问题也适用。若边值函数为f,当D无界时,令 并补充定义f(∞)=0;当D有界时,令 。D内一个超调和函数 v 称为(f的)上函数,指的是当D内x趋于任一 时,恒有 ,令 (其中v为上函数);又记 ,那么 ; 与 分别称为关于 f 的下解与上解。当 与 相等且只取有限值时,广义狄利克雷问题有解,即 f 是可解的。f 可解的充分必要条件是对每个x∈D,f 关于调和测度 可积分,这时
就是所要求的惟一解,称为PWB解或PB解,以纪念佩龙、维纳(Wiener,N.)及布雷洛的工作。特别地,当 f 有限连续时必可解,看作泛函的对应测度, 由这样的 f 全体所确定并可由此给予定义。y∈∂D为正则边界点的充分必要条件是,对每个连续(有限)的 f,有
上述方法在格林空间、马丁空间及更一般空间(参见“公理化位势论”)也适用。另外,在一定条件下,也可类似地考虑关于α调和函数的广义狄利克雷问题。
参考资料
最新修订时间:2023-01-08 17:22
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概述
广义狄利克雷问题的提出
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