位势论

✍ dations ◷ 2024-12-25 23:39:03 #位势论,偏微分方程

位势论(Potential theory)是数学的一支,它可以定义为调和函数的研究。

“位势论”一词的来源在于,在19世纪的物理学中,自然界的基本力被相信为从满足拉普拉斯方程的位势导出。因此,位势论研究可以作为位势的函数。今天,我们知道自然界更为复杂——表述力的方程可以是诸如爱因斯坦场方程或者杨-米尔斯方程这样的非线性偏微分方程的系统,而拉普拉斯方程只是在受限情况下的近似。但是,“位势论”一词还是保留了作为对满足拉普拉斯方程的函数的研究的方便叫法。

很显然,位势论和拉普拉斯方程的理论有很大程度的重叠。这个程度是:可能可以在两个领域划分一个区别,区别在于重点而不是主题,并且主要在于下列区别——位势论注重函数的性质而不是方程的性质。例如,调和函数的奇点的一个结果可说属于位势论;而关于解如何依赖于边界条件的一个结果,却是拉普拉斯方程理论。当然,这不是一个严格和显然的区别,实践上两个领域有很大交叉,它们的结果和方法相互为用。

调和函数的研究有个基本而有用的原理,就是拉普拉斯方程的对称性。首先注意到拉普拉斯方程是线性的(不过这并非寻常意义下的对称),这意味着位势论的基本对象是由函数组成的线性空间,我们将在后面章节看到它的重要性。

就通常所谓的“对称”来说,我们可以从下述定理起步:n 维拉普拉斯方程的对称群恰好是 n 维欧氏空间的共形映射群,简称共形群。从此得到几个推论:

由于二维的共形变换群本身是无穷维,而在三维以上则是有限维的,我们可以猜测位势论在二维与在三维以上的性质迥异。的确如此;事实上,任何二维调和函数都是一个全纯函数的实部,因此二维位势论本质上不外是单变数的复分析。

因此,当人们谈到位势论,通常都将焦点集中在那些对三维以上成立的定理。让人惊奇的是许多来自复分析的定理与概念(例如施瓦兹定理、莫雷拉定理、魏尔施特拉斯-卡索拉蒂定理以及奇点的相关理论等等)可在高维中推广,我们可以借此感觉到哪些是一般理论的特例,而哪些又是单变数复分析独有的结果。

位势论的重要课题之一是调和函数的局部行为,其中最基本的也许是拉普拉斯方程的正则性定理,此定理断言调和函数是解析函数。也有些结果是描述调和函数的等位面之局部结构,例如 Bôcher 定理,它描述正调和函数的孤立奇点。如前一节所述,调和函数的孤立奇点可分类为可去除奇点、极点与本性奇点。

研究调和函数的一种卓有成效的办法是研究它们满足的不等式,其中最基本者当属极大值原理,由此可推出大多数其它不等式。另一个重要结果是刘维尔定理,它断言定义在整个 R n {\displaystyle \mathbb {R} ^{n}} 上的有界调和函数必为常数函数。除此之外,还有柯西估计、Harnack 不等式与施瓦茨引理等几个重要的不等式。

这些不等式的重要应用之一是研究一族调和函数或次调和函数的极限,这些收敛定理往往可用来证明存在满足某些特殊性质的调和函数。

由于拉普拉斯方程是线性的,定域上的调和函数集构成一个向量空间。借着赋予适宜的范数与(或)内积,可进一步赋予希尔伯特空间或巴拿赫空间的结构。借此可得到哈代空间、布洛赫空间与柏格曼空间。

本条目含有来自PlanetMath《Potential Theory》的内容,版权遵守知识共享协议:署名-相同方式共享协议。

相关

  • 胃癌胃癌(Stomach cancer、gastric cancer)是发生在胃部黏膜的癌症。 早期的症状包括胃灼热,上腹疼痛,恶心及食欲不振。 症状与消化性溃疡类似,是导致延误就医与高死亡率的原因,但其痛
  • 鼠型斑疹伤寒鼠型斑疹伤寒,即是地方性斑疹伤寒(endemic typhus),病原体为伤寒立克次体(Rickettsia typhus),主要流行于家鼠之间,印度鼠蚤为由鼠类传给人的主要媒介。跳蚤吸血后获得病原体,其在中
  • The Stanford Encyclopedia of Philosophy史丹佛哲学百科全书(英语:Stanford Encyclopedia of Philosophy,SEP)是一部由史丹佛大学营运的免费线上哲学百科全书,内容主要以经同行评审认可的论文为主。该百科内的每一篇论文
  • 自然经济自然经济,也叫小农经济,商品经济的对立面,私有制经济的一种表现。是一种不借助货币,直接交易的经济形态。该种经济形态占统治地位的持续时间涵盖原始社会、封建社会以及早期的资
  • 三氯化硼三氯化硼(BCl3),是一种有强烈臭味的气体,用于制各种硼化合物,也用作有机合成催化剂、硅酸盐分解时的助溶剂以及对钢铁进行硼化等。硼和卤素反应产生硼的三卤化物。但在工业上,三氯
  • b中国道教协会/b中国道教协会(英语:Taoist Association of China,简称:中国道协)是中华人民共和国境内道教教徒联合的爱国宗教团体和教务组织,成立于1957年4月12日。团结、带领全国道教徒爱国爱教
  • 南馆国家图书馆南部分馆暨国家联合典藏中心,简称国图南馆,隶属于中华民国教育部,是中华民国国家图书馆的分支机构,2017年2月14日由时任行政院院长林全宣布定址台南市新营区文高11用
  • 罗莫斯乡坐标:45°50′N 23°17′E / 45.833°N 23.283°E / 45.833; 23.283罗莫斯乡(罗马尼亚语:Comuna Romos, Hunedoara),是罗马尼亚的乡份,位于该国西部,由胡内多阿拉县负责管辖,面积74
  • 少数意见《少数意见》(朝鲜语:소수의견;英语:),是2015年6月上映的一部韩国剧情片,由金成宰执导,尹启相、柳海真及金玉彬主演。本电影改编自孙雅蓝的同名小说《少数意见》,该小说以2009年于韩
  • 阮福绵寊阮福绵寊(越南语:Nguyễn Phúc Miên Trinh/.mw-parser-output .han-nom{font-family:"Nom Na Tong","Han-Nom Gothic","Han-Nom Ming","HAN NOM A","HAN NOM B","Ming-Lt-HKS