UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO DE CIÊNCIAS FÍSICAS E MATEMÁTICAS

DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA

PROGRAMA DE - MTM 5625 - EQUAÇÕES DIFERENCIAIS PARCIAIS II

PRÉ-REQUISITO: MTM 5624 e MTM 5312

Nš DE HORAS AULA SEMANAIS: 08

Nš TOTAL DE HORAS AULA: 144

SEMESTRE:

CURSO: Bacharelado em Matemática e Computação Científica

EMENTA: Espaços L : Propriedades, Reflexividade, Separabilidade, Dual. Convolução e Regularização. Transformada de Fourier em L (R ), S (R ) e Lē (R ). Aplicações à equação do calor. Núcleo do calor - Propriedades. Espaços de Hilbert: Teorema da Projeção, Teorema da Representação de Riesz, Lema de Lax-Milgran. Os espaços de Sobolev W (r) e problemas variacionais. Aplicação ao problema de Dirichlet e equações elípticas. Soluções generalizadas.

OBJETIVOS GERAIS: Propiciar ao aluno condições de:

1 - Desenvolver sua capacidade de dedução.

2 - Desenvolver sua capacidade de raciocínio lógico e organizado.

3 - Desenvolver sua capacidade de formulação e interpretação de situações matemáticas.

4 - Desenvolver seu espírito crítico e criativo

5 - Perceber e compreender o interrelacionamento das diversas áreas de Matemática

apresentadas ao longo do curso.

6 - Organizar, comparar e aplicar os conhecimentos adquiridos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Desenvolver ferramentas básicas da teoria dos espaços de Sobolev com o fim de introduzir técnicas modernas do estudo de equações diferenciais parciais lineares e não-lineares.

CONTEUDO PROGRAMATICO:

1 - Espaços L ( ), R , 1 <p<+

1.1 - Definição e propriedades elementares. Teorema de Riesz-Fischer.

1.2 - Desigualdades de Holder e Minkowski

1.3 - Reflexividade e separabilidade. Dual de L .

1.4 - Convolução e regularização.

1.5 - Critérios de Compacidade em L .

2 - Distribuições

2.1 - O espaço das funções testes.

2.2 - Partição da unicidade.

2.3 - O espaço ( ).

2.4 - Distribuições. Definição e propriedades.

2.5 - Funções localmente integráveis e distribuições.

2.6 - Derivação de distribuições. Propriedades.

3 - Transformada de Fourier.

3.1 - O espaço de Schwarzs S(R ).

3.2 - Propriedades. Densidade.

3.3 - Distribuições temperadas.

3.4 - Transformada de Fourier no espaço de Schuarz.

3.5 - Transformada de Fourier no Lē. Teorema de Plancharel.

3.6 - Transformada de Fourier de distribuições temperadas.

3.7 - O Laplaciano em Lē(R ).

3.8 - Problema de Cauchy para a equação do Calor. Núcleo de calor

4 - Espaços de Hilbert

4.1 - Definição e propriedades

4.2 - Teorema da projeção

4.3 - Dual de um espaço de Hilbert

4.4 - Teorema da representação de Riesz.

4.5 - Teorema de Lax-Milgran e de Stampacchia

5 - Espaços de Sobolev

5.1 - Definição e propriedades elementares

5.2 - Operadores de prolongamento

5.3 - Os espaços W ( )

5.4- Desigualdades de Sobolev. Teoremas de Imersão. Teorema de Rellich - Kondrachoff.

5.5 - Normas equivalentes. Desigualdade de Poincaré.

5.6 - Teoremas do traço. Introdução.

6 - Aplicações

6.1 - Problemas variacionais.

6.2 - Problemas de Dirichlet e Neumann

6.3 - Soluções generalizadas

6.4 - Método de Faedo-Galerkin: aplicação à equações de evolução. Uma

introdução.

BIBLIOGRAFIA:

1) IÓRIO JR., R. & IÓRIO, V. M. - Equações Diferenciais Parciais: Uma introdução, Projeto Euclides-IMPA (1988)

2) BREZIS, H. - Analyse Fonctionnelle: théorie et Applicátions, Masson (1983).

3) MEDEIROS, L. A. & RIVERA, P. H. - Iniciação aos Espaços de Sobolev, IM-UFRJ, Rio de Janeiro (1977).

4) KESAVAN, S. - Topics in Functional Analysis and Applications, Wiley (1989).

5) ADAMS. R. A., Sobolev Spaces, Academic Press (1975).