2026年春季学期 微分方程2(现代偏微分方程)课程主页
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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)。
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   |
