오른쪽이 에만있을 때 유한 요소 방법의 수렴 (Poisson eqn)


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나는 부분 선형 유한 요소 근사치라는 것을 알고 있습니다. uh

Δu(x)=f(x)in Uu(x)=0on U
만족시키다
uuhH01(U)ChfL2(U)
단, 는 충분히 부드럽고 입니다.UfL2(U)

질문 : 만약 , 우리는 하나의 유도체가 양면에 날라되는 다음 유사한 추정치를 가질 것 : fH1(U)L2(U)

uuhL2(U)ChfH1(U)?

당신은 참조를 제공 할 수 있습니까?

생각 : 우리는 여전히 가지고 있기 때문에 L ^ 2 (U) 에서 수렴을 얻을 수 있어야합니다 . 직관적으로, 이것은 조각 단위의 상수 함수로도 가능해야합니다.uH01(U)L2(U)


나는 당신이 u \ in H ^ 1 조차 표준 Nitsche 트릭으로부터 uuh0Chuuh1 를 얻는다고 생각합니다 . 예를 들어 Braess-Finite elements에서 찾을 수 있습니다. uH1
knl

답변:


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, 이것은 표준 Aubin-Nitsche (또는 이중성 ) 기법입니다. 이 아이디어는 가 -norm을 연산자 표준으로 쓰는 고유 한 이중 공간 이라는 사실을 사용하는 것입니다. 따라서 임의의 대해 를 추정해야합니다 . 이를 위해, 우리 는 이중 문제 의 해결책 에 대한 임의의 먼저 고려 하여 를 으로 "리프트" 합니다.L2L2

uL2=supϕL2{0}(u,ϕ)ϕL2.
(uuh,ϕ)ϕL2uuhH01ϕL2wϕH01
(1)(wϕ,v)=(ϕ,v)for all vH01.
푸 아송 방정식의 표준 규칙 성을 사용하여 임을 알 수
wϕH2CϕL2.

을 삽입 하고 유한 요소 (이 경우 조각 선형) 함수에 대해 Galerkin 직교성을 사용 하면 는 추정 이것은 모든 대해 유지되므로 모든 부분 별 선형 취하면 불평등은 여전히 ​​참 입니다. 그러므로 우리는 v=uuhH01(1)wh

(ϕ,uuh)=(wϕ,(uuh))=(wϕwh,(uuh))CuuhH1wϕwhH1.
whwh
(2)uuhL2=supϕL2{0}(uuh,ϕ)ϕL2CuuhH1supϕL2{0}infwhwϕwhH1ϕL2.
이것은이다 오빈 - Nitsche - 보조 정리 .

다음 단계는 이제 포아송 방정식에 대한 솔루션의 최상의 유한 요소 근사를 위해 표준 오차 추정치를 사용하는 것입니다. 는 만이 므로 보다 더 나은 추정치를 얻지 그러나 운 좋게도, 우리는 가 대신 오른쪽 보다 규칙 성이 더 높다는 사실을 사용할 수 있습니다 . 이 경우 삽입 와 로uH1

(3)uuhH1infvhuvhH1cuH1CfH1.
wϕϕL2H1
(4)infwhwϕwhH1chwϕH2ChϕL2
(3)(4)(2) 이제 원하는 추정치를 산출합니다.

(표준 추정치에서는 유한 요소 근사 의 다항식 차수 와 실제 해 의 Sobolev 지수 이 만족 해야하므로이 인수는 부분 단위 상수 ( ) 근사에 대해서는 작동하지 않습니다 . 또한 즉, 일치 근사값 을 가짐)을 사용했습니다. 이는 부분 단위 상수에는 해당되지 않습니다.)kmm<k+1k=0uuhH01

참조를 요청한 이후 : Theorem 5.8.3 (Theorem 5.4.8과 함께)에서 명령문 ( 대신 음의 Sobolev 공백 대해)을 찾을 수 있습니다 .HsL2

Susanne C. Brenner 및 L. Ridgway Scott , MR 2373954 유한 요소 방법의 수학적 이론 , 응용 수학의 텍스트 ISBN : 978-0-387-75933-3.


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그리고 나는 :) 우리의 빛나는 새로운 인용 기능을 사용 할 수
기독교 Clason

귀하의 답변에 감사하지만 연속 기능은 포함되지 않습니까? H01
바나나

그렇습니다. 죄송합니다. 빽빽하지만 밀착되어 있지는 않습니다. 이중성 인수는 동일하게 작동합니다 ( 및 직접 작동). 그에 따라 답변을 편집하겠습니다. H01H1
Christian Clason '

광범위한 업데이트에 감사드립니다. 또 다른 빛나는 인용문을 찾기 위해
Bananach

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@Praveen 나는 당신이 여기 이론이 필요하다고 생각하지 않습니다. 를 상수 제로로 선택하십시오 . vh
바나나
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