О сходимости полиномиальных приближенных решений уравнений минимальных поверхностей в областях, удовлетворяющих условию внутреннего конуса

Автор: Ирина Владимировна Трухляева

Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu

Рубрика: Математика и механика

Статья в выпуске: 4 т.23, 2020 года.

Бесплатный доступ

В статье исследуется задача о сходимости приближенных полиномиальных решений уравнения минимальной поверхности. Ранее была доказана (см. работу [3]) равномерная сходимость таких решений при достаточно сильных ограничениях на границу области. Эти ограничения исключали, например, области, у которых на границе имелись угловые точки. В данной работе вводится определенная характеристика области и получены ее нижние оценки, которые позволили распространить результаты о равномерной сходимости на области, удовлетворяющие условию внутреннего конуса.

Уравнение минимальной поверхности, равномерная сходимость, приближенное решение, аппроксимация уравнения, оценка равномерной сходимости

Короткий адрес: https://sciup.org/149131528

IDR: 149131528   |   УДК: 517.9   |   DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2020.4.1

On convergence of polynomial approximate solutions of minimal surface equations in domains satisfying the cone condition

In this paper we consider the polynomial approximate solutions of the minimal surface equation. It is shown that under certain conditions on the geometric structure of the domain the absolute values of the gradients of the solutions are bounded as the degree of these polynomials increases. The obtained properties imply the uniform convergence of approximate solutions to the exact solution of the minimal surface equation. In numerical solving of boundary value problems for equations and systems of partial differential equations, a very important issue is the convergence of approximate solutions.The study of this issue is especially important for nonlinear equations since in this case there is a series of difficulties related with the impossibility of employing traditional methods and approaches used for linear equations. At present, a quite topical problem is to determine the conditions ensuring the uniform convergence of approximate solutions obtained by various methods for nonlinear equations and systems of equations of variational kind (see, for instance, [1]). For nonlinear equations it is first necessary to establish some a priori estimates of the derivatives of approximate solutions. In this paper, we gave a substantiation of the variational method of solving the minimal surface equation in the case of multidimensional space. We use the same approach that we used in [3] for a two-dimensional equation. Note that such a convergence was established in [3] under the condition that a certain geometric characteristic Δ(Ω) in the domain Ω, in which the solutions are considered, is positive. In particular, domain with a smooth boundary satisfied this requirement. However, this characteristic is equal to zero for a fairly wide class of domains with piecewise-smooth boundaries and sufficiently“narrow” sections at the boundary. For example, such a section of the boundary is the vertex of a cone with an angle less than π/2. In this paper, we present another approach to determining the value of Δ(Ω) in terms of which it is possibleto extend the results of the work [3] in domains satisfying the cone condition.

Список литературы О сходимости полиномиальных приближенных решений уравнений минимальных поверхностей в областях, удовлетворяющих условию внутреннего конуса

  • Березин, И. С. Методы вычислений / И. С. Березин, Н. П. Жидков. — М. : Физматлит, 1959. — Т. 2. — 620 с.
  • Клячин, А. А. О скорости сходимости последовательности, доставляющей минимум в вариационной задаче / А. А. Клячин // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. — 2012. — № 1 (16). — C. 12-20.
  • Клячин, А. А. О сходимости полиномиальных приближенных решений уравнения минимальной поверхности / А. А. Клячин, И. В. Трухляева // Уфимский математический журнал. — 2016. — Т. 8, № 1. — C. 72-83.
  • Харрик, И. Ю. О приближении функций, обращающихся в нуль на границе области, функциями особого вида / И. Ю. Харрик // Математический сборник. — 1955. — Т. 37 (79), № 2. — C. 353-384.
  • Bassanezi, R. C. The Dirichlet problem for the minimal surface equation in non-regular domains / R. C. Bassanezi, U. Massari // Ann. Univ. Ferrara. — 1978. — Vol. 24. — P. 181-189.
  • Finn, R. Remarks relevant to minimal surfaces and to surfaces of constant mean curvature / R. Finn // J. d'Analyse Math. — 1965. — Vol. 14. — P. 139-160.
  • Jenkins, H. The Dirichlet problem for the minimal surface equation in higher dimension / H. Jenkins, J. Serrin // Journal für die reine und angewandte Mathematik. — 1968. — Vol. 229. — P. 170-187.
  • Jonsson, A. Triangulations of closed sets and bases in function spaces / A. Jonsson // Ann. Acad. Sci. Fenn. Math. — 2004. — Vol. 29, № 1. — P. 43-58.
  • Rado, T. The problem of the least area and the problem of Plateau / T. Rado // J. d'Analyse Math. Z. — 1930. — Vol. 32. — P. 763-796.
  • Serrin, J. The problem of Dirichlet for quasilinear elliptic differential equations with many independent variables / J. Serrin // Phil. Trans. Royal Soc. London. — 1964. — Vol. 264, № 1153. — P. 313-496.
  • Stampacchia, G. On some multiple integral problems in the calculus of variations / G. Stampacchia // Comm. Pure Appl. Math. — 1963. — Vol. 16. — P. 382-422.
Еще