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本文我们研究在自然增长条件下,具有Dini连续性系数的非线性椭圆方程组—divA(x,u,Du)=B(x,u,Du), x∈Ω弱解u(其梯度Du的增长指标为m=2及1<m<2)的正则性问题.对于部分正则性证明的经典方法是”凝固系数法”,即通过”凝固系数”得到常系数方程组再把解跟由”凝固系数”后得到的常系数方程组所构成的Dirichlet问题的解进行比较,得到重要的衰减估计并进行标准的迭代,从而推出部分正则性结果.其中需要用到复杂而繁琐的反Holder不等式或者Gehring引理,而且得到的Hodler指标不是最优的.即:Hodler正则性指标低于已知系数函数的Hodler连续性条件中的指标.本文采用部分正则性研究的新的方法—A—调和逼近方法,来研究具有自然增长条件的非线性偏微分方程组弱解的部分正则性.这种新方法是通过A—调和逼近引理架起A—调和函数和非线性偏微分方程组之间的桥梁,使得我们能够根据文章的实际需要构造某个跟弱解u相关的特定函数,通过A—调和逼近引理,揭示了存在这样的A—调和函数在L2意义下跟该特定函数靠得非常近,从而可以利用A—调和函数那些好的性质,推出需要的衰减(Decay)估计,由此得到部分正则性结果.
在自然增长条件下,当m=2时,虽然2002年Duzaar和Gastel在文[10],袁秋宝和谭忠在文[26]中分别讨论了两类不同形式具有Dini连续性系数的非线性椭圆方程组弱解的正则性问题,但我们这里讨论的,是—类更为广泛的具有Dini连续性系数的非线陛椭圆方程组,实际上它是A关于变量(x,ξ)的连续性为对所有的x,x~∈Ω,ξ,ξ~∈ RnN和p∈RnN有下式成立:
(1+|p|)—1|A(x,ξ,p)—A(x~,ξ~,p)|≤κ(|ξ|)μ((|x—x~|2+|ξ—ξ~|2)β/2)这—条件是对2000年Duzaar和Grotowski文[14]关于A假设条件的推广,关于这个问题以前并没有很好的结果.
在自然增长条件下,当1<m<2时,由于A-调和逼近技巧已经不再适用,庆幸的是另一种类似于p-Laplace形式的A-调和逼近方法,使得我们可以对这类Dini系数非线性椭圆方程组弱解的部分正则性问题进行探讨.然而此刻却出现了积分函数的指数-1/2<m-2/2<0是负的情形,这使得我们在m=2时的技巧失效.为了克服这个困难,我们借鉴了1989年Accrbi和Fusco处理变分泛函极小的方法及陈淑红[28]处理1<m<2情形下非线性椭圆方程组弱解的部分正则性问题的方法,推出相应的不等式,证明了在自然增长条件下的Caccioppoli不等式,并得到了在这种情行的最优部分正则性结果.因此,本文在自然增长条件下的Caccioppoli不等式的证明是全新的,在1<m<2情形下,弱解的部分正则性结果也是崭新的.
本文主要的创新点是:把系数A的Holder连续性减弱为Dini连续性,弱解的部分正则性结论仍然成立.
下面是本文的两个主要结论:
(1)当|A(x,ξ,p)-A(x~,ξ~,p)|≤K(|ξ|)μ((|x-x~|2+|ξ-ξ~|2)β/2)(1+|p|),其中x,x~∈Ω,ξ,ξ-∈RN,p∈RnN,我们得到定理2.1:
设u∈H1,2(Ω,RN)是满足条件(H1)-(H3),(μ1)-(μ3)的(2.2)的弱解.则存在—个相对闭集SinguΩ使得u∈C1(Ω\Singu,RN).进—步有Singu∑1∪∑2,其中特别地,Ln(Singu)=0.
(2)当1<m<2,在条件|A(x,ξ,p)-A(x~,ξ~,p)|≤ K(|ξ|)μ(|x-x~|m+|ξ-ξ~|m)(1+|p|)m/2(其中x,x~∈Ω,ξ,ξ-∈RN,p∈RnN)下,我们得到定理5.1:
设u∈W1,m(Ω,RN)∩ L∞(Ω,RN)是满足条件(H1)-(H4),(μ1)-(μ2)和supΩ|u|<M的(2.2)的弱解.则存在—个相对闭集SinguΩ使得u∈C1(Ω\Singu,RN).进—步有Singu∑1∪∑2,其中特别地,Ln(Singu)=0.