p-Laplacen operaattorin ominaisarvo-ongelmasta

Abstract

Tämän tutkielman tarkoitus on tutustua epälineaarisiin ominaisarvo-ongelmiin p-Laplacen operaattorin ominaisarvo-ongelman kautta. p-Laplacen operaattori on Laplacen operaattorin eräs yleistys ja tarkastelun kohteena oleva ominaisarvo-ongelma on Dirichletin ominaisarvo-ongelman yleistys. Tutkielmassa kerrataan ensin tarvittavia taustatietoja Sobolevin avaruuksista ja funktionaalianalyysistä, ja keskitytään sitten itse ongelmaan. Päätulokset koskevat ensimmäistä ominaisarvoa, ja ne ovat ensimmäisen ominaisarvon olemassaolo, ensimmäisen ominaisarvon karakterisointi Rayleighin osamäärän avulla, ensimmäisen ominaisfunktion yksinkertaisuus, ja se, että ensimmäinen ominaisfunktio on ainoa ominaisfunktio, joka ei vaihda merkkiä. Muita tuloksia ovat ominaisfunktioiden jatkuvuus ja rajoittuneisuus sekä se, että ominaisarvojen joukko on suljettu. Lisäksi tutkielmassa käydään läpi lineaarista erikoistapausta p=2, jossa p-Laplacen operaattori on tavallinen Laplacen operaattori.