109AA - Equazioni ellittiche

2024-2025

Corso della Laurea Magistrale in Matematica

Università di Pisa


Questo corso è dedicato alla teoria delle equazioni alle derivate parziali di tipo ellittico. I temi principali sono la regolarità ed il comportamento locale delle soluzioni; dimostereremo in particolare il teorema di De Giorgi (sulla regolarità Holder delle soluzioni) e le stime di Schauder. Useremo sia argomenti classici che strumenti moderni come formule di monotonia e tecniche di blow-up.

I prerequisiti sono i corsi di Analisi 3 e Spazi di Sobolev.

Il corso ha una durata di 42 ore e si terrà nel secondo semestre.

Orario


Lunedì 14:00 - 16:00 (aula P1) e giovedì 09:00 - 11:00 (aula P1);

Esame


Esame orale classico

Programma


Capitolo 1. Esistenza e proprietà globali delle soluzioni deboli
Formulazione debole di problemi ellittici.
Principio del massimo debole e teoremi di confronto.
Iterazione di De Giorgi e limitatezza delle soluzioni.
Limitatezza delle autofunzioni del Laplaciano con condizioni di Dirichlet.


Capitolo 2. Teorema della regolarità ellittica
Teorema della regolarità ellittica all'interno per soluzioni del problema di Poisson.
Teorema della regolarità ellittica al bordo per soluzioni del problema di Poisson con dato di Dirichlet in domini con bordo piatto. Riduzione al caso di bordo piatto - raddrizzamento del bordo e soluzioni di problemi ellittici in forma di dovregenza.
Teorema della regolarità ellittica all'interno e fino al bordo per soluzioni di problemi ellittici in forma di divergenza.


Capitolo 3. Proprietà della media e le sue conseguenze
Teoremi della media per soprasoluzioni e sottosoluzioni.
Regolarità interna delle soluzioni del problema di Poisson.
Continuità Hölder delle soluzioni (all'interno e fino al bordo) via la proprietà della media.
Funzioni subarmoniche e le loro proprietà.


Capitolo 4. Proprietà della funzioni armoniche
Teoremi di esistenza basati su principi variazionali - esistenza di funzioni armoniche con dato Lipschitz al bordo.
Stima del gradiente per le funzioni armoniche.
Teorema di Liouville.
Disuguaglianza di Harnack per le funzioni armoniche.
Bounded slope condition e regolarità Lipschitz delle funzioni armoniche fino al bordo.
Regolarità delle funzioni armoniche con dato Lipschitz al bordo.


Capitolo 5. Operatori ellittici in forma di divergenza
Disuguaglianza di Caccioppoli; oscillazione e continuità Hölder; teorema di De Giorgi.
Stime di Schauder.
Continuità Lipschitz delle soluzioni all'interno e fino al bordo. Metodo del blow-up.
Formule di monotonia e disuguaglianza epiperimetrica.
Differenziabilità delle soluzioni all'interno e fino al bordo.

Dispense


Capitolo 1. Parte 1. Soluzioni deboli - introduzione


Capitolo 1. Parte 2. Limitatezza delle soluzioni


Capitolo 1. Parte 3. Limitatezza delle autofunzioni con condizioni di Dirichlet


Capitolo 2. Parte 1. Teorema della regolarità ellittica. Parte I. Regiolarità interna


          Capitolo 2. Parte 1A. Una caratterizzazione dello spazio W1,p


          Capitolo 2. Parte 1B. Funzioni in Wk,2 per ogni k


Capitolo 2. Parte 2. Teorema della regolarità ellittica. Parte II. Regiolarità al bordo - un caso particolare


          Capitolo 2. Parte 2A. Cambi di coordinate conformi


Capitolo 2. Parte 3. Teorema della regolarità ellittica. Parte III. Raddrizzamento del bordo


Capitolo 2. Parte 4. Teorema della regolarità ellittica. Parte IV. Il caso generale


Capitolo 3. Parte 1. Teoremi della media per soprazoluzioni e sottosoluzioni


Capitolo 3. Parte 2. Regolarità Hölder all'interno


Capitolo 3. Parte 3. Regolarità Hölder fino al bordo


          Capitolo 3. Parte 3A. Una caratterizzazione dello spazio H01


Capitolo 3. Parte 4. Funzioni subarmoniche


Capitolo 4. Parte 1. Funzioni lipschitziane


Capitolo 4. Parte 2. Funzioni armoniche: esistenza e principio del massimo debole


          Capitolo 4. Parte 2A. Inf e sup di funzioni di Sobolev


Capitolo 4. Parte 3. Bounded slope condition


          Capitolo 4. Parte 3A. Stima del gradiente


Capitolo 4. Parte 4. Esempio di una funzione armonica con dato Lipschitz


          Capitolo 4. Parte 4A. Barriere dal basso e principio del massimo di Hopf


          Capitolo 4. Parte 4B. Riflessione di soluzioni di PDE

Registro
delle lezioni


Lezione 1 - giovedì 27/02/2025, dalle 09:00 alle 11:00.
Introduzione al corso. Soluzioni deboli di problemi ellittici in forma di divergenza - definizione, formulazione variazionale, esistenza, unicità. Limitatezza delle soluzioni di PDE ellittiche con condizioni di Dirichlet al bordo - parte I - dimostrazione della stima principale che deriva dal confronto con le funzioni troncate.


Lezione 2 - lunedì 03/03/2025, dalle 14:00 alle 16:00.
Limitatezza delle soluzioni di PDE ellittiche con condizioni di Dirichlet - parte 2 - Iterazione di De Giorgi. Limitatezza delle autofunzioni con condizioni di Dirichlet.


Lezione 3 - giovedì 06/03/2025, dalle 09:00 alle 11:00.
Teorema della regolarità ellittica all'interno per soluzioni del problema di Poisson (laplaciano di u uguale ad f in un dominio aperto). Regolarità delle autofunzioni del Laplaciano. Teorema della regolartià ellittica fino al bordo per soluzioni del problema di Poisson - il caso delle soluzioni con dato di Dirichlet su una porzione di bordo planare. Cambiamento delle coordinate per soluzioni di PDE ellittiche in domini con bordo Lipschitz.


Lezione 4 - lunedì 10/03/2025, dalle 14:00 alle 16:00.
Teorema generale della regolarità ellittica per soluzioni di PDE ellitiche con operatori in forma di divergenza - all'interno e fino al bordo.


Lezione 5 - giovedì 13/03/2025, dalle 09:00 alle 11:00.
Domini planari e mappe conformi; composizione della soluzione di una PDE ellittica con una mappa conforme. Costruzione di mappe conformi tra domini con bordo regolare e domini con bordo rettilineo. Definizione di sottosoluzioni e soprasoluzioni in domini aperti.


Lezione 6 - lunedì 17/03/2025, dalle 14:00 alle 16:00.
Teorema della media e definizione puntuale per soprasoluzioni, sottosoluzioni e soluzioni di problemi ellittici. Regolarità Holder interna delle soluzioni via la formula della media.


Lezione 7 - giovedì 20/03/2025, dalle 09:00 alle 11:00.
Estensione di soluzioni positive con dato di Dirichlet al bordo. Regolarità Holder fino al bordo delle soluzioni via la formula della media.


Lezione 8 - lunedì 24/03/2025, dalle 14:00 alle 16:00.
Una caratterizzazione degli spazi H01 su domini aperti con la stima di densità esterna.


Lezione 9 - giovedì 27/03/2025, dalle 09:00 alle 11:00.
Funzioni subarmoniche in L1loc- definizioni equivalenti in senso distribuzionale e con la formula della media. Definizione puntuale, semicontinuita, insieme polare. Convergenza di successioni di funzioni subarmoniche.

Bozhidar Velichkov

bozhidar.velichkov[chiocciola]unipi.it