具有部分BMO系数的非散度型抛物方程的Lorentz估计
Lorentz Estimates for Nondivergence Parabolic Equations with Partially BMO Coefficients
收稿日期: 2018-06-28
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Received: 2018-06-28
Fund supported: |
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作者简介 About authors
张俊杰,E-mail:
郑神州,E-mail:
于海燕,E-mail:
该文利用"大M不等式原理"证明了非散度型线性抛物方程 强解Hessian矩阵的内部Lorentz估计,其中主项系数aij(x,t)满足一致抛物条件和部分BMO条件,即aij(x,t)关于一个空间变量可测且关于其余变量具有小的BMO半范数.
关键词:
In this paer, we prove an interior Lorentz estimate for Hessian of the strong solutions to nondivergence linear parabolic equations ut -aij(x, t)Diju(x, t)=f(x, t). Here, the leading coefficients aij(x, t) are assumed to be merely measurable in one spatial variable and have small BMO semi-norms with respect to the remaining variables.
Keywords:
本文引用格式
.
Zhang Junjie, Zheng Shenzhou, Yu Haiyan.
1 引言
设
其中主项系数
A1 对任意
上式及以下各处都遵照求和约定,对重复脚标
自Calderón和Zygmund的经典论文[8]利用奇异积分算子理论研究位势方程强解的
Lorentz空间是一类比Lebesgue空间更精细的空间,因此解的Lorentz正则性包含了其
其中
A2 对任意
其中
本文的主要结果如下.
定理1.1 设
这里常数
下文安排如下:第2节给出一些相关概念和已知结果,如Lorentz空间嵌入性质、Hardy不等式和Hölder不等式等.第3节是主要结果的证明.
2 准备知识
首先给出Lorentz空间和Lorentz-Sobolev空间的定义和性质.
定义2.1 设
的实值可测函数
的实值可测函数
进一步, Lorentz-Sobolev空间
注2.1
引理2.1 [2]设
(ⅰ)若
(ⅱ)若
其中
(ⅲ)若
下面介绍几个证明定理1.1所需要的重要结论.
引理2.2[10] 设
有一个强解
引理2.3 设
的强解,则
证 记
由于主项系数
再利用引理2.2,有
注意到
于是由(2.6)式可进一步得
现联合(2.6)式和(2.7)式可得(2.4)式.引理得证.
引理2.4[10] 设
引理2.5[13] 设
其中
引理2.6 [15]设
引理2.7[2] (Hardy不等式) 设
则对任意
引理2.8[2] (Hölder不等式) 设
其中
3 主要结论的证明
该节主要利用Acerbi和Mingione在文献[1]中提出的"大
证 下面将分六个步骤证明定理1.1中的(1.3)式.
第一步 寻找临界点
其中
并定义一个关于变量
其中
另一方面,考虑
也就是说,对远远小于1的正数
并且对于
事实上,上式右端不等式可以由
根据Vitali覆盖定理,存在一族互不相交的柱体
其中
这说明要想估计水平集
第二步 引进两个函数
依次利用引理2.2、引理2.4、Hölder不等式和(3.5)式,有
其中
注意到函数
由引理2.5可得
现联合(3.9)式、(3.10)式和(3.11)式得
定义另一个函数
的强解,再利用引理2.3得
对方程
的强解
对函数
因此,存在常数
第三步 估计柱体测度
情形1 假设(3.16)式成立.根据一致抛物条件(1.2)得
于是
由此可知,只需要考虑情形2和情形3即可.
情形2 假设(3.17)式成立.利用Hölder不等式得
其中
这里根据引理2.5的条件取
两边同时除以
情形3 假设(3.18)式成立.由Fubini定理得
若取
两边同时除以
现联合(3.22)式和(3.23)式,得
第四步 估计水平集测度
则
将第三步中
其中
再结合(3.7)式有
第五步
将(3.28)式代入上式第二项中得
其中
对于
对于
下面分
则
当
则
结合Fubini定理,有
综合两种情况可知,对
现将
其中
一方面,当
将第一步中
利用引理2.6和(2.14)式,有
因此, (3.31)式可写为
另一方面,当
显然,有
下面证明对
事实上,若
能推出(3.34)式.因此,通过类似第一步到第五步的证明知道用
即为所证.
第六步
和(3.17)式可知
记
联合(3.35)式和(3.36)式,有
取适当的
则
因此,不同于估计式(3.24),在
现在用证明(3.28)式的方法可推导出
其中
利用算子
这里取
所以
利用第五步中截断函数方法,可以证明
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