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Espacio L2

Saludos tengo una clases de Ecuaciones Diferenciales Parciales, estoy en la parte de formulación variacional, me han dejado un ejercicio donde en una de sus partes tengo una duda:

Espacio L2

Me queda una expresión, donde u es la variable de interés a resolver en la ecuación diferencial y en este caso necesito formular que condiciones debe de cumplir k para que dicho análisis pertenezca a L2. Mi duda consiste en que si será lo mismo plantear la primera integral o la segunda, es decir si tengo la divergencia de una expresión siendo evaluada para ver si pertenece al espacio L2, es lo mismo si solo evaluó la expresión que esta adentro, para que sea condición suficiente para demostrar que pertenece a L2. Saludos cordiales.

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