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Forum "Partielle Differentialgleichungen" - Energiemethoden

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Energiemethoden: Idee

Status:	(Frage) überfällig
Datum:	19:48 Mo 15.09.2014
Autor:	Laura22

Aufgabe

 B:=B(0,1)\subset \mathbb{R}^{n} sei der offene Einheitsball im \mathbb{R}^n

[mm] \glqq .\grqq\ [/mm] euklidisches Skalarprodukt im \mathbb{R}^3 mit zugehöriger Norm |.|

Gegebenes Randwertproblem

\begin{cases}
-\Delta u=-u + u^6 \text{ in } B\\
u=0 \text{ auf } \partial B
\end{cases}

Für F: \bar{B} \rightarrow \mathbb{R}^3 gilt:

* F(x) := (x \cdot \nabla u)\nabla u - \frac{1}{2}|\nabla u|^2

* F \cdot x = \frac{1}{2}|\nabla u|^2, x \in \partial B

* div F = (x \cdot \nabla u)\Delta u -\frac{1}{2}|\nabla u|^2, x \in B

Angenommen es gibt eine Lösung u>0 in B. Es gilt zu zeigen, dass

(a) \int_B \! |\nabla u|^2 \, \mathrm{d}x = \int_B \! (-u^2 + u^7) \, \mathrm{d}x

(b) (k+1) \int_B \! u^{k}(x \cdot \nabla u)| \, \mathrm{d}x=-3 \int_B \! u^{k+1} \, \mathrm{d}x für k \in \mathbb{N}

(c) Folgern Sie einen Widerspruch mit dem Satz von Gauß, angewendet auf F.

Hallo zusammen :),

ich habe diese Aufgabe gerade bearbeitet und alles bis auf die Aufgabe (c) geschafft. Dort fehlt mir aber völlig der Durchblick. Man soll mit dem Satz von Gauß angewendet auf F einen Widerspruch folgern, d.h. ich betrachte

\int\limits_B \! \textrm{div } F(x) \, \mathrm{d}x = \int\limits_{\partial B} \! F(x) \cdot \nu(x) \, \mathrm{S}(x)

\overset{\text{(Def. F(x))}}{=} \int\limits_{\partial B} \! ((x \cdot \nabla u)\nabla u - \frac{1}{2}|\nabla u|^2) \cdot \nu(x) \, \mathrm{S}(x)

und jetzt steh ich da und weiß nicht so wirklich, wo die Reise hin soll. Ich habe jetzt so viel versucht, dass ich einfach mal einen tollen Tipp bräuchte, um alleine weiter zu machen. Recht vielen Dank schon mal, falls sich jemand der Sache annimmt!!!

Liebe Grüße,
Laura

PS: Falls die Herleitungen der Aufgabenteile a) und b) auch relevant sein sollten, gebe ich diese natürlich sehr gerne mit an!

Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.

Bezug

Energiemethoden: Fälligkeit abgelaufen

Status:	(Mitteilung) Reaktion unnötig
Datum:	20:20 Mi 17.09.2014
Autor:	matux

$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)