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¿Garantiza la regularidad elíptica soluciones analíticas?

Sea $D$ sea un operador elíptico sobre $\mathbb{R}^n$ con coeficientes analíticos reales. ¿Deben ser sus soluciones también analíticas reales? Si no es así, ¿hay alguna hipótesis complementaria útil? Los métodos estándar de Sobolev parecen inútiles en este caso, y no encuentro ninguna mención a esta cuestión en mis libros de EDP.

Empecé a pensar en esto porque oí a alguien utilizar la regularidad elíptica para explicar por qué las funciones holomorfas son suaves. Aparte de que esa explicación me parece de mal gusto matemático (considero que las bellas propiedades de regularidad de las funciones holomorfas son fenómenos fundamentalmente topológicos), se me ocurrió que la teoría elíptica estándar se queda corta al mostrar una función holomorfa como el límite de su serie de Taylor. Así que me pregunto si se trata de una limitación real de la regularidad elíptica que podría reivindicar y afianzar mi sesgo topológico.

En el desafortunado caso de una respuesta afirmativa a mi pregunta, estaría muy interesado en las aplicaciones geométricas (si las hubiera).

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Herms Puntos 13069

La palabra clave es "hipoelipticidad analítica".

Efectivamente, la respuesta a su pregunta es, por desgracia, afirmativa. Se trata de un resultado de Petrowsky [Petrowsky, I. G. Sur l'analyticité des solutions des systèmes d'équations différentielles. (francés) Rec. Math. N. S. [Mat. Sbornik] 5(47), (1939). 3--70. MR0001425 (1,236b)]. Cf. también [Morrey, C. B., Jr.; Nirenberg, L. On the analyticity of the solutions of linear elliptic systems of partial differential equations. Comm. Pure Appl. Math. 10 (1957), 271--290. MR0089334 (19,654b)].

Ese teorema, en el caso de coeficientes constantes, fue una de las cumbres de mi formación universitaria :)

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Torsten Ekedahl Puntos 19351

Aunque probablemente no sea el enfoque más rápido, creo que Hörmander: The analysis of linear partial differential equations, IX:thm 9.5.1 parece dar una respuesta (positiva) a tu pregunta. Es exagerado en el sentido de que te da una declaración microlocal que te dice que para $Pu=f$ , $u$ es analítica en las mismas direcciones que $f$ es.

7voto

Hector Puntos 1

Además: hay un resultado clásico debido a Charles Morrey, "Analiticidad de las soluciones de sistemas elípticos no lineales analíticos de ecuaciones diferenciales parciales", que dice que si $F(x,u,\nabla u,\nabla^2 u,...)$ es analítica en sus argumentos y elíptica entonces la solución de $F(x,u,\nabla u, \nabla^2 u,...)=0$ también lo será. (En realidad va un paso más allá para tratar los sistemas, pero la noción de elipticidad es complicada de explicar). Este resultado generaliza el trabajo realizado desde principios del siglo XX; se pueden encontrar referencias en el libro de Fritz John (y de otros dos autores que no recuerdo) sobre pde.

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