4 Πρόβλημα δύο σημείων: Πεπερασμένα Στοιχεία

4.7 Ασκήσεις

  1. 4.1.

    Δείξτε την ανισότητα Cauchy–Schwarz

    |(v,w)|vw.

    (Υπόδειξη: Χρησιμοποιήστε τη μη αρνητικότητα του v+tw2, t.)

  2. 4.2.

    Βρείτε έναν χώρο πεπερασμένων στοιχείων για το πρόβλημα

    {-u′′+qu=fστο [a,b],u(a)=u(b)=0.
  3. 4.3.

    Έστω ότι η συνάρτηση q του (4.1) λαμβάνει μη αρνητικές τιμές και J, J(v):=(v,v)-2(f,v). Δείξτε ότι η λύση u του (4.1) είναι το μόνο στοιχείο του V που η J λαμβάνει την ελάχιστη τιμή της στον V.

  4. 4.4.

    Έστω ότι Shr είναι ο υπόχωρος του χώρου V που θεωρήσαμε στην (4.4), για τον οποίο μπορούμε να δείξουμε ότι ικανοποιεί την ακόλουθη προσεγγιστική ιδιότητα: Υπάρχει σταθερά C ανεξάρτητη του h, τέτοια ώστε για κάθε vCr[a,b], υπάρχει χShr όπου

    v-χ+hv-χChrvr,

    με vr=(s=0rv(s)2)1/2. Τότε, αν uC0r[a,b], η λύση uhShr του αντίστοιχου προβλήματος πεπερασμένων στοιχείων,

    a(uh,χ)=(f,χ),χShr,

    ικανοποιεί τη σχέση

    u-uh+hu-uhChrur.