Espace de Sobolev

Soit $\Omega$ un ouvert borné de $\mathbb{R}^N$ et $\gamma >0$. On pose $p=2(\gamma +1)$ soient $v \in L^2(\Omega)$ et $u_0,v_0 \in H^1_0(\Omega)$, On suppose que $H^1_0(\Omega) \hookrightarrow L^p(\Omega)$ et on pose aussi $u=u_0-v_0$ ,
J'aimerais avoir de l'aide pour montrer ceci s'il vous plaît.
$$\int_{\Omega} (\lvert u_0 \rvert^{\gamma}+\lvert v_0 \rvert^{\gamma})\lvert u \rvert\lvert v \rvert dx \le c(\lVert v \rVert_{L^2(\Omega)}^2+\lVert D u \rVert_{(L^2(\Omega)^N})$$

Réponses

  • Peut-être que $(|u_0|^\gamma + |v_0|^\gamma) |u|\leq C |u|^{1+\gamma}$ puis Cauchy-Schwarz, puis Sobolev...
  • Dejà comment faites vous la majoration que vous avez là s'ils vous plaît?
  • Peut-être (certainement) que j'ai écrit un truc faux !
  • @O.G. : j'ai eu la même idée que toi, mais à cause du $-$ dans la définition de $u$ je ne vois pas comment arriver à une telle inégalité.
  • @Poirot : n'y aurait-il pas un pb d'homogénéité ?
    et l'inégalité serait fausse (en toute généralité)
  • Bonjour
    Je ne saurais poser cette question autrement si ce n'est d'envoyer l'article sur lequel je travaille mais le problème est que je ne pense pas que vous auriez du temps pour lire, comprendre les notations afin de m'aider à résoudre mon problème.
  • Vous pouvez toujours envoyer. Question temps disponible c'est effectivement réduit à l'ensemble vide...
  • Je m'excuse d'avoir mis long pour répondre. Je n'étais pas connecté depuis. il s'agit du lemme $4.3$ de l'article que je vais joindre ici, page 850.

    Déjà que j'ai supposé connu l'existence (toute aide pour montrer l'existence serait la bienvenue) de solution pour le problème $(4.5)$ je suis en train de vouloir montrer l'unicité de solution pour le problème $(4.4)$ et je me retrouve coincé après $(4.7)$ lorsqu'il faut montrer que :
    $-\int_0^t \int_{\Omega} (\tilde{h}(u_0(s),\mathbb D\textbf{u})-\tilde{h}(v_0(s),\mathbb D\textbf{v}))u'(s)dxds\le k \int_0^t (\lVert u'(s) \rVert_{L^2(\Omega)}^2+\lVert Du(s) \rVert_{L^2(\Omega)^N}^2) ds$.
  • Ok, je crois avoir compris.
    Comme $u_0$ et $v_0$ sont deux solutions, on a des estimations dépendants uniquement des données initiales, de $\Omega$, etc...
    Donc pour le terme à majorer comme dans la question initiale du fil, en fait la constante $c$ qui sort dépend de $u_0$ et $v_0$, c'est Hölder (pour 3 termes) + Sobolev. Il sort $(|u_0|+|v_0|)^{\gamma N}$, $|u_0-v_0|^{2N/(N-2)}$ et $|v|^2$, donc avec Sobolev ça doit fonctionner (ou un truc du genre).
    (Je me pose juste la question de $\gamma <2/(N-2)$ et pas $\gamma\leq 2/(N-2)$ mais je n'ai pas lu le papier; certainement pour récupérer de la compacité quelque part)
  • Oui il y a la compacité quelque [part].
    Donc je peux appliquer l'inégalité de Gronwall suivante.
    Soit $\varphi$ une fonction dérivable et positive, $\lambda \in L^1(]0,T[)$ et positive telles que : $\quad \dfrac{d\varphi}{dt} \le \lambda \varphi,$ alors,
    $$\varphi(t) \le \varphi(0) \exp\Big(\int_{0}^{t} \lambda (s)ds\Big) ,\quad\forall t\in ]0,T[.

    $$ Avec $ \lambda$ dépendant de $\varphi$ ??
  • Oui après l'inégalité demandée dans le fil + intervention du temps, c'est du Gronwall
  • C'est vrai que même si $\lambda$ dépendait de $\varphi$ la démonstration reste inchangée.
  • D'accord merci je m'y mets.
  • J'ai procédé comme suit.
    $$\int_{\Omega} \lvert u_0 \rvert^{\gamma} \lvert u \rvert \lvert v \rvert dx \le \Big(\int_{\Omega} \lvert u_0 \rvert^{\gamma N}dx\Big)^\frac{1}{N}\Big(\int_{\Omega} \lvert u \rvert^\frac{2N}{N-2} dx\Big)^\frac{N-2}{2N} \lVert v \rVert_{L^2(\Omega)} \quad \text{(inégalité de Holder généralisée).}
    $$ Puisque $p < \frac{2N}{N-2}$, alors $\ L^\frac{N-2}{2N}(\Omega) \hookrightarrow L^p(\Omega),$ d'où
    $$\Big(\int_{\Omega} \lvert u \rvert^\frac{2N}{N-2} dx\Big)^\frac{N-2}{2N} \le c\lVert u \rVert_{L^p(\Omega)}
    $$ et puisque $H^1_0 \hookrightarrow L^p(\Omega)$ alors $$\lVert u \rVert_{L^p(\Omega)} \le c\lVert Du \rVert_{L^2(\Omega)^N}
    $$ donc
    $$\int_{\Omega} \lvert u_0 \rvert^{\gamma} \lvert u \rvert \lvert v \rvert dx \le c\Big(\int_{\Omega} \lvert u_0 \rvert^{\gamma N}dx\Big)^\frac{1}{N}\lVert Du \rVert_{L^2(\Omega)^N}\lVert v \rVert_{L^2(\Omega)}\le c\big( \lVert Du \rVert_{L^2(\Omega)^N} ^2+\lVert v \rVert_{L^2(\Omega)}^2\big)
    $$ Le même travail s’effectue sur l'autre membre i.e: $$\int_{\Omega} \lvert v_0 \rvert^{\gamma} \lvert u \rvert \lvert v \rvert dx \le c\big( \lVert Du \rVert_{L^2(\Omega)^N} ^2+\lVert v \rVert_{L^2(\Omega)}^2\big)
    $$ et on a le résultat.
    C'est vrai que ce qui me bloquait était de penser que $c$ ne peut pas dépendre de $u_0$ et $v_0$.
    Merci O.G.
  • Je constate en faisant mes calculs que $k$ doit dépendre de $s$ mais pourtant au vu du résultat de l'article, ce n'est pas le cas. Ce qui me dérange car si ça dépend de $s$ je dois montrer que c'est $L^1$ ce que je ne vois pas comment faire. et si ça ne dépend pas de $s$ comment justifier ???
  • Ah ok c'est bon, ça dépend de $s$ mais il suffit de voir l'expression de $k$ pour comprendre que c'est dans $L^1$. Mais ce qui m'intrigue est qu'ils ont sorti $k=c\Big(\big(\int_{\Omega} \lvert u_0\rvert^{\gamma N}dx\big)^\frac{1}{N}+\big(\int_{\Omega} \lvert v_0 \rvert^{\gamma N}dx\big)^\frac{1}{N}+1\Big)$ de l'intégrale.
  • Bonjour
    j'ai les problèmes pour montrer le résultat essentiel de ce papier. Il s'agit du théorème 4.4 p851.
    Au départ on dit qu'il est facile de montrer que $(u_{\epsilon})$ est une suite bornée de $\mathcal V$ je n'arrive pas à le faire et j'aimerais avoir des indications s'il vous plait. Merci.
  • Et en appliquant la fonction test $\partial_t u_\varepsilon$ ? Il y a le terme en $h$ mais j'ai l'impression qu'avec toutes les hypothèses et Gronwall (pour u_t et Du) on s'en sort.
  • Voilà comment je commence mais je n'arrive pas à continuer. J'espère être sur la voie?
    Soit $u_{\epsilon}$ l'unique solution du problème $(1.1)$. Pour presque tout $t\in[0,T]$, on a:
    $$\frac{\partial^2 u_{\epsilon}}{\partial t^2}(t)+h^{\epsilon} (.,.,.,u_{\epsilon}(t),Du_{\epsilon}(t))+div(A^{\epsilon}Du_{\epsilon}(t))=f(t)$$
    Ainsi, $\forall \varphi \in D(\Omega)$ on a:
    $$ \int_{\Omega} \frac{\partial^2 u_{\epsilon}}{\partial t^2}(t) \varphi dx + \int_{\Omega} (A^{\epsilon} Du_{\epsilon}(t)) \cdot D\varphi dx +\int_{\Omega} h^{\epsilon}(.,.,.,u_{\epsilon}(t),Du_{\epsilon}(t))\varphi dx= \int_{\Omega} f(t) \varphi dx $$
    Puisque $D(\Omega)$ est dense dans $H^1_0(\Omega)$, alors on a:
    $\forall v\in H^1_0(\Omega)$
    $$ \int_{\Omega} \frac{\partial^2 u_{\epsilon}}{\partial t^2}(t) v dx + \int_{\Omega} (A^{\epsilon} Du_{\epsilon}(t))\cdot Dv dx +\int_{\Omega} h^{\epsilon}(.,.,.,u_{\epsilon}(t),Du_{\epsilon}(t))v dx= \int_{\Omega} f(t) v dx $$
    Ainsi, en prenant $v=u_{\epsilon}(t)$
  • Je ne pense pas être sur la voie vu vos indications.
  • Ok, en fait il y a plusieurs définitions équivalentes de solution variationnelles.
    Celle citée, c'est pour presque tout $t$, blabla avec $\varphi\in \mathcal{D}(\Omega)$.

    Après on peut prendre $\varphi(t,x)$ avec $\varphi\in\mathcal{C}^\infty_0([0,T[\times\Omega)$, $\partial_{tt}u_\varepsilon$ sera dans $L^2(H^{-1})$.
    Par densité, l'espace des fonctions tests est $L^2(H^1_0)$. On applique $\partial_t u_\varepsilon$ comme fonction test et magie on a une formule d'intégration par parties qui dit que $\int_0^t <\partial_{tt} u_\varepsilon, \partial_t u_\varepsilon> ds = \frac{1}{2} (\| \partial_t u_\varepsilon(t)\|_L^2(\Omega)- 0)$ (car donnée intiale nulle). Attention cette formule n'est pas facile à justifier, il y a le classique triplet de Gelfand...
  • Bonjour.
    Encore un petit souci au début de cette article ci-dessus cité s’il vous plait.
    À la page 845, on demande de montrer que $V_0$ est un espace de Banach.
    J’ai pensé à montrer que c’est un sous-espace fermé de V. Pour cela j’ai pris une suite $(u_n)$ dans $V$ qui converge vers $u$ dans $V,$ et je veux montrer que $u(0)=0$ et que $u’(0)=0$.
    J’ai montré que $u(0)=0$, mais concernant le cas de $u’(0)$ je n’y parviens pas.
  • Dans vos indications précédente j’ai un problème s’il vous plaît.
    $\partial_{tt} u_{\epsilon} (t)\in H^{-1}(\Omega)$ et $\partial_{t} u_{\epsilon} (t)\in L^2(\Omega)$ quel sens donner à $\langle \partial_{tt} u_{\epsilon} (t),\partial_{t} u_{\epsilon} (t) \rangle $ ???
  • Ah oui à cause de la densité de $H^1_0(\Omega )$ dans $L^2(\Omega)$ les formes linéaires sur $H^1_0$ sont les éléments de $L^2$
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