Espace de Sobolev
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Les espaces de Sobolev sont des espaces fonctionnels. Ils doivent leur nom au mathématicien russe Sergueï Sobolev.
Sommaire |
[] Espaces de Sobolev standards
Si U est un ouvert de
, on note habituellement Wk,p(U) l'espace des fonctions
qui sont mesurables, k fois dérivables au sens des distributions, et telles que les dérivées successives soient dans
(voir l'article ici pour une définition de
).
[] Espaces de Sobolev sur les variétés
Considérons une variété riemannienne (M,g) et notons
la connexion de Levi-Cevita.
Notons Ck,p(M) l'espace des fonctions
de classe Ck telles que
pour
. L'espace de Sobolev Wk,p(M) est la complétion de Ck,p(M) pour la norme :

Cette définition est cohérente avec celle donnée dans le paragraphe précédent. En effet, un ouvert U de
est muni de la métrique riemannienne induite par la structure euclidienne naturelle de
.
[] Théorèmes de densité
- Pour une variété riemannienne complète, les fonctions
à support compact sont denses dans W1,p(M) pour tout
. - Pour une variété riemannienne complète de rayon d'injectivité ? > 0 et de courbure bornée, les fonctions
à support compact sont denses dans W1,p(M) pour tout
.
[] Théorème de plongement de Sobolev
Pour une variété riemannienne complète de rayon d'injectivité ? > 0 et de courbure bornée (typiquement : variété riemannienne compacte) :
- Si
sont des entiers,
des réels, avec
, alors l'espace Wk,q(M) s'injecte continuement dans Wl,p(M).
- Si k,r sont des entiers vérifiant l'inégalité
, l'espace Wk,q s'injecte continuement dans BCr(M).
[] Définition - Ordre 1
Soit l'ensemble défini par 
On l'appelle espace de Sobolev d'ordre 1.
[] Propriétés
est un sous-espace vectoriel de
.
- Pour u et v dans
on note 
- L'espace
muni du produit scalaire
est un espace de Hilbert. - L'espace
est séparable.
[] Cas général
On appelle espace de Sobolev d'ordre m le sous-espace vectoriel de
défini par:

[] Propriétés
- La forme définie sur
par 
est un produit scalaire. Muni de ce produit scalaire, l'espace
est un espace de Hilbert.
- Théorème de régularité L'espace
s'injecte dans
où k est un entier quelconque, vérifiant la condition
où N est la dimension de l'espace.
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La source est wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/Espace de Sobolev
Revue de presse Espace_de_Sobolev
