Equazioni alle derivate parziali non lineari

A.A. 2024/2025
6
Crediti massimi
42
Ore totali
SSD
MAT/05
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Approfondire lo studio moderno del campo di equazioni alle derivate parziali in contesto nonlineare tramite metodi basati sui principi di massimo per ottenere informazione puntuale.
Risultati apprendimento attesi
Usando tecniche basate sui principi di massimo, essere in grado di trattare esistenza, unicità e proprietà qualitative per equazioni alle derivate parziali nonlineari di interesse per problemi geometrici come equazioni di curvatura prescritta e superficie minime e per problemi fisici come flussi potenziali e trasporto ottimale di massa. Acquisizione della capacità di leggere e presentare letteratura moderna in tale ambito.
Corso singolo

Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.

Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Le lezioni ed esercitazioni si svolgeranno in presenza. Se, a causa dell'emergenza sanitaria, dovesse rendersi necessario erogare le lezioni ed esercitazioni da remoto (in parte o completamente), esse saranno sincrone sulla piattaforma Zoom.

Programma
1. Principi di massimo per equazioni lineari ed applicazioni ad equazioni nonlineari:
· La teoria di Hopf per soluzioni classiche di equazioni uniformemente ellittici: principio di massimo debole e forte, il lemma di Hopf, principio di confronto di Serrin, il principio di massimo generalizzato per domini stretti. Stime a priori per equazioni semilineari.
· La teoria di Alexandroff per soluzioni classiche di equazioni ellittiche: la stima di Alexandroff, il principio di massimo ed il principio di confronto per domini di piccoli in misura. Stime apriori per equazioni quasilineari e completamente nonlineari.

2. Differenziabilità di funzioni convesse:
· lI subdifferenziale e la teoria del primo ordine.
· Il teorema di Alexsandroff sulla differenziabilità del secondo ordine nel senso di Peano.
· Subdifferenziale, superdifferenziale del secondo ordine, funzioni semicontinue e funzioni semiconvesse.
· I lemmi di Jensen e Slodkowski.

3. Soluzioni viscose per equazioni completamente nonlineari ellittici:
· I concetti di sub e super soluzione viscosa per equazioni completamente nonlineari.
· Esistenza di soluzioni in senso viscoso per il problema di Dirichlet tramite un metodo di Perron (inviluppo superiore di subsoluzioni) ed il teorema di Ishii.
· Validità del principio di confronto tramite lo studio di estremi locali per funzioni semicontinue.
· Costruzione di subsoluzioni e supersoluzioni opportuni.

Tempo permettendo, sarà trattato anche argomenti tra:
· L'approccio di Harvey-Lawson tramite teoria potenziale nonlineare e la nozione di ellitticità Krylov per soluzioni viscose con condizioni di ammissibilità.
· Regolarità hölderiana di soluzioni viscose.
· Nozione di autovalore principale generalizzato per operatori nonlineari e nonomogenee.
Prerequisiti
Analisi Reale e Equazioni alle Derivate Parziale.
Metodi didattici
Lezioni tradizionali alla lavagna. Frequenza altamente consigliata.
Materiale di riferimento
Oltre a numerosi articoli (che saranno segnalati durante il corso) sono utili i seguenti libri:
-- L. Caffarelli e X. Cabrè - Fully Nonlinear Elliptic Equations, Colloquium Publications, Vol. 43, American Mathematical Society, Providence, 1995.
-- D. Gilbarg e N.S. Trudinger - Elliptic Partial Differential Equations of Second Order, Classics in Mathematics Series, Springer-Verlag, New York, 2001.
-- Q. Han e F. Lin - Elliptic Partial Differential Equations, Courant Lecture Notes Series Vol. 1, American Mathematical Society, Providence, 1997.
-- N. V. Krylov - Lectures on Fully Nonlinear Second Order Elliptic Equations, Rudolph-Lipschitz-Vorlesung, No. 29, Vorleungsreihe, Rheinische Friedrich-Wilhelms Universität
Bonn, 1994.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste di una prova orale da svolgersi in una delle seguenti modalità (scelta dal candidato):
Esame orale tradizionale sul contenuto del programma. Durante la prova orale verrà richiesto di illustrare alcuni risultati del programma dell'insegnamento. Sarà da mostrare padronanza delle dimostrazioni, capacità di sintesi nell' inquadramento degli argomenti, la loro importanza intrinseca nonché tramite applicazioni.
Esame orale in forma di seminario su un argomento personale e affine al programma e concordato con ogni candidato in tempi utile per la preparazione del seminario. Durante la prova sarà da mostrare padronanza dell'argomento presentato e la capacità di inquadrarlo con maturità nel contesto del programma. Inoltre, i candidati devono rispondere adeguatamente alle domande di precisazione ed interpretazione dei risultati esposti nell'ottica del corso.
L'esame si intende superato se viene superata la prova orale. Il voto è espresso in trentesimi e verrà comunicato immediatamente al termine della prova orale.
MAT/05 - ANALISI MATEMATICA - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Docente: Payne Kevin Ray
Turni:
Turno
Docente: Payne Kevin Ray
Docente/i
Ricevimento:
LUN e MER 15.30-16.30 e per appuntamento
Studio 2051 nel "sottotetto" del Dip. Matematica - v. Saldini 50