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2026年春季学期 微分方程2(现代偏微分方程)课程主页

English Version|中文版

基本信息

主讲教师: 章俊彦, yx3x@ustc.edu.cn

助教:尹宇辰, yuchenyin@mail.ustc.edu.cn; 刘亦陆, lystcl@163.com

时间与地点:周二(3,4,5)、周四(6,7),东区五教5402教室。

上课班级:数学学院中、高年级本科生和硕士研究生。

本课程进度快(远比本科偏微分方程快),几乎无法考前突击,请认真完成作业,非必要情况请不要缺课(包括习题课)!

预备知识
    选修这门课的同学需学过微分方程1(古典偏微分方程)、实变函数、泛函分析。具体而言本课程需要如下前置内容:
  • 实分析:Lebesgue测度和积分理论(尤其是各类收敛定理、Lebesgue微分定理)、L^p空间及其基本不等式
  • 线性泛函分析:Hilbert空间的Riesz表示定理、Lax-Milgram定理、弱/弱-*收敛、紧算子的谱理论。
  • 如果你学过Folland实分析的第6、8、9章会更好(L^p插值、傅立叶变换、广义函数与Sobolev空间)。
课程内容

教材:自编讲义,主要参照[1-3]. 目前版本(20260501)请点击下载链接获取,相较上一版本(20260403)的勘误表请点击链接获取。
该版本由之前的英文版翻译而来,多数采用AI翻译然后人工修正,可能有股机翻味道(实在没空逐字逐句翻译了,见谅)。

    参考资料:
  • [1] (主要)Lawrence C. Evans: Partial Differential Equations (2nd edition), Graduate Studies in Mathematics 19, AMS, 2010.
  • [2] Jonathan Luk: Introduction to Nonlinear Wave Equations, Stanford University.
  • [3] Terence Tao: Nonlinear Dispersive and Wave Equations: Local and Global Analysis.
  • [4] Hajer Bahouri, Jean-Yves Chemin, Raphael Danchin: Fourier Analysis and Nonlinear Partial Differential Equations.
  • [5] Benjamin Dodson: Defocusing Nonlinear Schrodinger Equations.
  • [6] 韩青、林芳华: Elliptic Partial Differential Equations.
  • [7] Sung-Jin Oh: Lectures Notes for MATH 222A 、MATH 222B.
    主要内容:本课程主体内容为Evans PDE第5--8章,傅立叶分析方法、波动方程、薛定谔方程则另外选取材料。大致包含于讲义的第1-3、5-7章。
  • 1. 整数阶Sobolev空间([1]第五章)
  • 2. 二阶线性椭圆方程的弱解理论和经典解极值原理([1]第六章)、De Giorgi-Nash-Moser迭代*([6]第4.1节)、Pohozaev恒等式([1]第9.4节)
  • 3. 二阶线性抛物方程的弱解理论、极值原理([1] 7.1节)
  • 4. Sobolev空间的Fourier刻画([3]附录A、[4]第一章)、
    本部分需要预备知识:广义函数(分布)、缓增分布与Sobolev空间。上课会讲主要结论,但可能跳过一些证明。没学过的同学可以看Stein泛函第2、3章/Folland实分析第6、8、9章。
  • 5. 线性和拟线性波动方程的局部适定性、爆破准则、次临界波动方程的整体解([2]第4-7节),非线性薛定谔方程简介(Strichartz估计、质量临界情况小初值整体解,[5]第一章)
  • 6. 变分法与诺特定理*([1]第八章,视进度而定)

Evans PDE的部分习题解答(由本人大四期间完成)请点击这里查看 。如有问题,或者发现里面的错误,请及时告知我。

课程考核

总评成绩(暂定)= 30%平时作业+20%期中考试+50%期末考试. (期末分可以覆盖平时分和期中,如果后者更低)

期中考试:2026年4月21日 9:50-12:00(第八周的周二上课时间)。
考试范围:Evans PDE第5、6章中所有讲过的内容,或讲义2.6节为止所有讲过且不带星号的内容。
考试情况:平均分75.15分,中位数76分,最高分107/120分,附加题最高分10/15分. 试题答案请点击这里下载。

期末考试:2026年6月16日 9:50--12:10(第16周周二上课时间),期末考试不得缺席!
考试范围:期中考试及以前的内容不单独出题(即题目都是2.8节及以后不带星号章节的)。

作业与习题课

作业:允许讨论,但请独立完成,若被发现抄袭则该次作业零分。

    作业规则:
  • 作业在本页面和课程QQ群发布,会注明截止日期,截止日期之后三天发答案。
  • 迟交政策:迟交的作业会正常批改和打分,但会被注明迟交,在计算总评时会有扣分(迟交三天以上扣分25%),期末一次性补交扣分40%.
  • 请尽量交纸质版作业。若交电子版,则请转换成PDF形式(例如使用“扫描全能王”等类似app,或者用LaTeX等排版软件)。
    不接受批改照片形式的作业以及没注明姓名、学号的作业。
  • 作业最终补交日期:6.11(纸质版请在下课前补交),逾期不再接收!

下表是预期的进度,会视实际情况调整。



周次 日期 内容 作业 截止日期
  第1周     3.3     课程简介、弱导数和Sobolev空间
  Sobolev函数的光滑逼近  
  HW1的第一题     作业一, TeX源码.
  3.24上课交.
  作业一答案  
  3.5     Sobolev函数的到边光滑逼近和基本运算
 迹定理  
  [1.2] 3、4、6,[1,3] 3 (该题选做)  
  第2周     3.10     零迹定理和延拓定理(不证明)
  Sobolev嵌入定理和紧嵌入  
  [1.4] 问题4、5、1 (该题选做)  
  3.12     Poincare不等式、Morrey嵌入定理     [1.4] 3、7  
  第3周     3.17     Sobolev不等式、H^{-1}空间     [1.5] 1  
  3.19     二阶椭圆方程弱解存在性     [2.2] 2、3、问题1,[2.3] 1     作业二, TeX源码.
  4.14上课交.
  作业二答案  
  第4周     3.24     二阶对称椭圆算子的特征值问题
  Lyusternik约束变分(这部分不考)  
  [2.4] 3(选做)  
  3.26     山路定理(Mountain-Pass)及其应用实例(质量临界NLS基态解存在性)
  本节课内容也不考  
  无  
  第5周     3.31     椭圆正则性定理、习题课1     无  
  4.2     弱极值原理、梯度估计和Harnack不等式     [2.6] 1、2、问题2  
  第6周     4.7     强极值原理和Hopf引理、期中复习
  补充:Moser迭代证明局部有界性定理*  
  无  
  4.9     补充:De Giorgi局部C^{0,\alpha}估计*、Pohozaev恒等式     无     作业三, TeX源码.
  5.7上课交  
  第7周     4.14     Pohozaev恒等式、补充:诺特定理*     [2.8] 1, 2  
  4.16     习题课2(刘亦陆)、含时Sobolev空间     无  
  第8周     4.21     期中考试     无  
  4.23     抛物存在性定理(Galerkin逼近)     [3.2] 1, 2  
  第9周     4.28     抛物正则性定理(不证明)、抛物极大值原理(不证明Harnack)
  消失粘性法  
  [3.4] 问题1  
  4.30     消失粘性法、边界层问题简介     [3.5] 问题1  
  第10周     5.5     五一节假期     无  
  5.7     傅立叶变换、Riesz-Thorin插值定理、缓增分布         作业四
  5.26上课交  
  第11周     5.12     缓增分布与非整数阶Sobolev空间、习题课3      
  5.14     非整数阶Sobolev不等式      
  第12周     5.19     薛定谔方程的衰减估计和Strichartz估计
  质量临界NLS小初值整体解  
   
  5.21     质量临界NLS小初值整体解
  Virial恒等式  
   
  第13周     5.26     线性波动方程的正则性和存在性、有限传播速度         作业五
  6.9上课交  
  5.28     拟线性波动方程的局部适定性     无  
  第14周     6.2     拟线性波动方程的爆破准则和若干实例
  习题课4  
   
  6.4     能量次临界的波动方程      
  第15周     6.9     变分法简介(很可能没时间讲)     无  
  6.11     期末复习课
  作业最终补交日期:6.11(纸质版请在下课前补交),逾期不再接收!  
  无  
  第16周     6.16     期末考试     无  
  6.18     无     无