Problème variationnel

Salut,
Soient $\Omega$ un ouvert borné de $\R^n$ de frontière $\Gamma$ et $f\in L^2(\Omega)$.
Considérons pour tout $\varepsilon >0$ le problème aux limites:
$$ (P_\varepsilon) \begin{cases} \ \ -\varepsilon\Delta u+u=f , dans\Omega\\ u=0 \hspace{2cm} sur\Gamma\end{cases}$$.
$(1)$ montrer que $(P_\varepsilon)$ admet une solution unique$u_\varepsilon$ en précisant l'espace$V$ des solutions avec la norme utilisée.En déduire l'estimation :
$\mid u_\varepsilon\mid_{1,\Omega}=\parallel\nabla u_\varepsilon\parallel_{0,\Omega}\leq \frac{1}{\varepsilon}\parallel f \parallel_{0,\Omega}$.
$(2)$ Utiliser la norme $\parallel u_\varepsilon\parallel_{0,\Omega}+\mid u_\varepsilon\mid_{1,\Omega} $ sur l'espace $V$ des solutions pour montrer l'estimation :
$\parallel u_\varepsilon\parallel_{0,\Omega}\leq\parallel f \parallel_{0,\Omega}$.
$(3)$ Montrer que $u_\varepsilon$ tend vers $f$ dans $L^2(\Omega)$ lorsque $\varepsilon$ tend vers$0$.
Pour la première question j'ai utilisé Lax-Milgram et l'espace $V=H^1_0$ j'ai obtenu le resultat.
Pour la deuxième: est-ce -qu'on peut faire comme suit
$\parallel u_\varepsilon\parallel_{0,\Omega}\leq\parallel f \parallel_{0,\Omega} - \parallel\nabla u_\varepsilon\parallel_{0,\Omega}\leq\parallel f \parallel_{0,\Omega} -\frac{1}{\varepsilon}\parallel f \parallel_{0,\Omega}$
$ \Rightarrow \parallel u_\varepsilon\parallel_{0,\Omega}\leq\parallel f \parallel_{0,\Omega}$.
La troisième je n'ai pas trouvé la solution.
Merci.

Réponses

  • Pour la premiere quéstion j'ai utilisé la norme usuelle dans $H^1$ et j'ai trouvé la constante d'ellipticité $1$.
  • Pour la constante d'ellipticité, vu le facteur $\varepsilon$ cela m'étonne
    que tu trouves 1.

    Pour le 3) et vu le 2) on a au moins $u_\varepsilon$ borné dans $L^2$.
    Avec de la densité on doit pouvoir montrer aisément que la suite converge
    faiblement vers $f$. Après il faut chercher...

    O.G.
  • Mais il faut faire attentien puisque la constante 1 d'éllipticité est par rapport à la norme de $H^1$ et le $\varepsilon$ se trouve dans la norme donnée.
    C'est mon idée. la deuxieme est-elle juste?
  • Bonjour,

    1) La formulation variationnelle est :
    $a(u, v) = l(v)$
    $a(u,v) = \int_{\Omega} \epsilon \nabla u \nabla v + vu dx$
    $l(v) = \int_{\Omega} f v dx$
    $a(u,v) = \int_{\Omega} \epsilon (\nabla u)^2 + u^2 dx \geq \epsilon ||u||^2_{h^1} $
    Si tu écrivais les choses plus lentement... de plus la soi-disant norme donnée n'a pas été donnée par toi.

    2) $\epsilon ||u||^2_{H^1} \leq a(u,u) = l(u) \leq ||u||_{h^1} ||f||_{L^2}$

    3) Il me semble que pour le 3 on peut prendre l'équation passée dans une norme et majorer $\nabla u$ mais il faudrait détailler.

    J'essaie : $||u-f||_{L^2} = \epsilon || \nabla u ||_{l^2} \leq ||f||_{L^2} \epsilon$.
    Êtes-vous convaincu ? (je m'entraine donc ...)
  • xavierdestev écrivait :
    > 3) Il me semble que pour le 3 on peut prendre l'équation passée dans une norme et majorer
    > $\nabla u$ mais il faudrait détailler.
    > J'essaie : $||u-f||_{L^2} = \epsilon || \nabla u ||_{l^2} \leq ||f||_{L^2} \epsilon$.
    > Êtes-vous convaincu ? (je m'entraine donc ...)

    Il faut effectivement détailler. J'ai donné une indication.
    O.G.
  • Désolé mais je ne vois pas le probleme dans ma preuve.
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