关于峰均比最小化问题的研究
偏微分方程分析
2025-10-15 v2
摘要
设 Ω ⋐ R n \Omega \Subset \mathbb R^n Ω ⋐ R n 且给定连续函数 H \mathrm H H ,其中 n , k , N ∈ N n,k,N \in \mathbb N n , k , N ∈ N 。对于 p ∈ [ 1 , ∞ ] p\in [1,\infty] p ∈ [ 1 , ∞ ] ,我们考虑函数泛函\n\nE p ( u ) : = ∥ H ( ⋅ , u , D u , … , D k u ) ∥ L p ( Ω ) , u ∈ W k , p ( Ω ; R N ) . \mathrm E_p(u) := \big\| \mathrm H \big(\cdot,u,\mathrm D u, \ldots, \mathrm D^ku \big) \big\|_{\mathrm L^p(\Omega)},\ \ \ u\in \mathrm W^{k,p}(\Omega;\mathbb R^N). E p ( u ) := H ( ⋅ , u , D u , … , D k u ) L p ( Ω ) , u ∈ W k , p ( Ω ; R N ) . \n\n我们关注 L ∞ L^\infty L ∞ 变分问题\n\nC ∞ , p ( u ∞ ) = inf { C ∞ , p ( u ) : u ∈ W φ k , ∞ ( Ω ; R N ) , E 1 ( u ) ≠ 0 } , \mathrm C_{\infty,p}(u_\infty\,)=\, \inf \Big\{\mathrm C_{\infty,p}(u) \ : \ u\in \mathrm W^{k,\infty}_\varphi(\Omega;\mathbb R^N), \ \mathrm E_1(u)\neq 0 \Big\}, C ∞ , p ( u ∞ ) = inf { C ∞ , p ( u ) : u ∈ W φ k , ∞ ( Ω ; R N ) , E 1 ( u ) = 0 } , \n\n其中 φ ∈ W k , ∞ ( Ω ; R N ) \varphi\in \mathrm W^{k,\infty}(\Omega;\mathbb R^N) φ ∈ W k , ∞ ( Ω ; R N ) ,p p p 为固定值,且\n\nC ∞ , p ( u ) : = E ∞ ( u ) E p ( u ) . \mathrm C_{\infty,p}(u)\, := \, \frac{\mathrm E_\infty(u)}{\mathrm E_p(u)} . C ∞ , p ( u ) := E p ( u ) E ∞ ( u ) . \n\n该变分问题不具备良好性。C ∞ , 2 \mathrm C_{\infty,2} C ∞ , 2 称为“Crest factor”,在核反应堆和声学工程中的信号处理中出现“峰-均值比”问题。我们通过刻画最小化解集作为完全非线性偏微分方程\n\n{ ∣ H ( ⋅ , u , D u , … , D k u ) ∣ = Λ , a.e. in Ω , u = φ , on ∂ Ω , D u = D φ , on ∂ Ω , ⋮ ⋮ D k − 1 u = D k − 1 φ , on ∂ Ω . \left\{ \ \ \begin{array}{ll} \big| \mathrm H \big(\cdot,u,\mathrm D u, \ldots, \mathrm D^ku \big) \big|= \Lambda, & \text{ a.e.\ in }\Omega, \\ u = \varphi, & \text{ on }\partial \Omega,\\ \mathrm D u = \mathrm D \varphi, & \text{ on }\partial\Omega, \vdots & \vdots \\ \mathrm D^{k-1}u = \mathrm D^{k-1}\varphi, & \text{ on }\partial\Omega. \end{array} \right. ⎩ ⎨ ⎧ H ( ⋅ , u , D u , … , D k u ) = Λ , u = φ , D u = D φ , D k − 1 u = D k − 1 φ , a.e. in Ω , on ∂ Ω , on ∂ Ω , ⋮ on ∂ Ω. ⋮ \n\n的 Dirichlet 特征值问题中的强解来求解。在 H \mathrm H H 合适假设下,我们证明存在无限多个解 ( u , Λ ) ∈ W φ k , ∞ ( Ω ; R N ) × [ Λ ∗ , ∞ ) (u,\Lambda) \in \mathrm W^{k,\infty}_\varphi(\Omega;\mathbb R^N) \times [\Lambda_*,\infty) ( u , Λ ) ∈ W φ k , ∞ ( Ω ; R N ) × [ Λ ∗ , ∞ ) ,其中 Λ ∗ ≥ 0 \Lambda_*\geq0 Λ ∗ ≥ 0 ,通过利用隐式偏微分方程的 Baire 类别方法。在 k = 1 k=1 k = 1 且 n = N n=N n = N 时,这些假设不要求准凸性。
引用
@article{arxiv.2504.03972,
title = {On the minimisation of the Peak-to-average ratio},
author = {Nikos Katzourakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.03972},
year = {2025}
}
备注
13 pages