Sei
mit
die Lösung von


In der Vorlesung wurden die Energieabschätzungen


durch Testen der schwachen Form mit
bzw.
gezeigt. Zeigen Sie mit Hilfe der Energiemethode, dass es eine Konstante
gibt mit

Lösung
Energieabschätzungen von


Vorgehen: Wähle
geeignet und schätze ab.




Mithilfe dieser Formel können wie die Lösung abschätzen und damit kann auch bei nichtlinearen Problemen Eindeutigkeit gezeigt werden.
Zeige:
Integriere die schwache Form von
bis
.


Teste diese Gleichung mit


Es bleibt noch die rechte Seite:
Zunächst




Fehlt noch:

![Rendered by QuickLaTeX.com = \int_0^t {-\frac{\partial }{{\partial t}}{{\left\| {\nabla u} \right\|}^2}\frac{s}{2}ds} = \underbrace {-\left[ {\overbrace {\frac{s}{2}{{\left\| {\nabla u} \right\|}^2}}^{ > 0}} \right]_0^t}_{ < 0}+\int_0^t {\frac{1}{2}{{\left\| {\nabla u} \right\|}^2}ds}](http://me-lrt.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-556b16bb362f23f7f1a2658b92a8b3f5_l3.png)


Dabei haben wir partiell integriert und die Energieabschätzung aus der Vorlesung verwendet.


nun setzen wir alle Teile zusammen und die Abschätzung ist fertig.
Die Schwierigkeit bei dieser Aufgabe besteht im Finden der richtigen Testfunktion. Es ist außerdem sinnvoll andere Energieabschätzungen zu kennen. Ansonsten braucht man noch die Cauchy-Schwarz-Ungleichung,
, sowie die Poincaré-Ungleichung.


