Tak , jest to standardowa sztuczka Aubin-Nitsche (lub dualność ). Chodzi o to, aby wykorzystać fakt, że jest własną podwójną spacją, aby zapisać -norm jako normę operatora
Musimy zatem oszacować dla dowolnego . Aby to zrobić, „podnosimy” do , rozważając najpierw dla arbitralnego rozwiązanie podwójnego problemu
L.2)L.2)
∥ u∥L.2)=łykϕ ∈L.2)∖ { 0 }( u , ϕ )∥ ϕ∥L.2).
( u -uh, ϕ )ϕ ∈L.2)u -uhH.10ϕ ∈L.2)wϕ∈H.10( ∇wϕ, ∇ v ) = ( ϕ , v )dla wszystkich v ∈H.10.(1)
Używając standardowej regularności równania Poissona, wiemy, że
∥wϕ∥H.2)≤ C∥ ϕ∥L.2).
Wstawienie w i użycie ortogonalności Galerkina dla dowolnego elementu skończonego (w twoim przypadku, liniowo) funkcja daje oszacowanie
Ponieważ dotyczy to wszystkich , nierówność jest nadal prawdziwa, jeśli weźmiemy za wszystkie częściowe liniowe . Dlatego otrzymujemy
v = u -uh∈H.10(1)wh
( ϕ , u -uh)= ( ∇wϕ, ∇ ( u -uh) )= ( ∇wϕ- ∇wh, ∇ ( u -uh) )≤ C∥ u -uh∥H.1∥wϕ-wh∥H.1.
whwh∥ u -uh∥L.2)=łykϕ ∈L.2)∖ { 0 }( u -uh, ϕ )∥ ϕ∥L.2)≤ C∥ u -uh∥H.1łykϕ ∈L.2)∖ { 0 }infwh∥wϕ-wh∥H.1∥ ϕ∥L.2).(2)
To jest
Aubin-Nitsche-Lemma .
Następnym krokiem jest teraz użycie standardowych oszacowań błędów dla najlepszego przybliżenia elementu skończonego rozwiązań równania Poissona. Ponieważ jest tylko w , nie otrzymujemy lepszego oszacowania niż
Ale na szczęście możemy wykorzystać fakt, że ma wyższą regularność od prawej strony zamiast . W tym przypadku mamy
Wstawianie i douH.1
∥ u -uh∥H.1≤infvh∥ u -vh∥H.1≤ c ∥ u∥H.1≤ C∥ f∥H.- 1.(3)
wϕϕ ∈L.2)H.- 1infwh∥wϕ-wh∥H.1≤ c h ∥wϕ∥H.2)≤ Ch ∥ ϕ∥L.2)(4)
(3)(4)(2) daje teraz pożądaną wartość szacunkową.
(Zauważ, że standardowe szacunki wymagają, aby stopień wielomianu aproksymacji elementu skończonego i wykładnik Sobolewa rozwiązania rzeczywistego spełniały , więc ten argument nie działa dla aproksymacji stałej cząstkowej ( ). Użyliśmy również tego - tj., Że mamy zgodne przybliżenie - co nie jest prawdziwe w przypadku stałych cząstkowych.)kmm < k + 1k = 0u -uh∈H.10
Ponieważ poprosiłeś o referencję: Możesz znaleźć stwierdzenie (nawet dla ujemnych spacji Sobolewa zamiast ) w Twierdzeniu 5.8.3 (wraz z Twierdzeniem 5.4.8) wH.- sL.2)
Susanne C. Brenner i L. Ridgway Scott , MR 2373954 Matematyczna teoria metod elementów skończonych , Texts in Applied Mathematics ISBN: 978-0-387-75933-3.