Robin 边值问题的极值原理与最大模估计

现在考虑

(2.42){Δu+C(x)u=f(x),C(x)0,xΩun+α(x)u=g(x),α(x)α0>0,xΩ

极大值原理

考虑不等式方程

{Δu+C(x)u0nu+α(x)u0

uΩ¯ 上最大值在边界达到(非负最大值)
x0Ωu 正的最大值点,则 nu(x0)0
于是 nu(x0)+α(x0)u(x0)>0,矛盾.
u0

最大模估计

如果 uC2(Ω)C1(Ω),是 (2.42) 的解, F=max|f|G=max|g|,则

maxΩ¯|u|=C(G+F),C=C(n,d),d=diamΩ.

证明

不妨设 0Ω,令 w=uz,则

Δw+C(x)w=(Δ+C(x)u)(Δz+c(x)z)=f(x)(Δz+C(x)z)?f(x)F0Δz+C(x)zF.

nw+α(x)w=(nu+α(x)u)(nz+αz)g(x)G0

nz+α(x)zG,xΩ.

z(x)=F2n(d2|x|2)+Fdnα0+Gα0,
Δz+c(x)zF, xΩ
nz+α(x)z

nz+α(x)z=n(Fnx)+α(x)(F2n(d2|x|2)+Fdnα0+Gα0)Fnnx+α0(F2n(d2|x|2)+Fdα0n+Gα0)G

因此,Δw+C(x)wfF0nw+α(x)wgG0
由极大值原理,wx0Ω 达到非负最大值 nw(x0)0
w(x0)>0,由边界条件 nw(x0)=α(x)w(x0)α0w(x0)<0,矛盾。

因此 u(x0)0w(x)0,xΩ¯
u(x)z(x)F2nd2+Fdα0n+Gα0C(F+G)
类似可证 uC(F+G)
即证。

推论:解的唯一性

同一个方程的两个解的差满足方程

(2.43){Δu+C(x)u=0,C(x)0,xΩun+α(x)u=0,α(x)α0>0,xΩ

max|u|0,得 u=0