Да , это стандартная уловка Обина-Ницше (или двойственность ). Идея состоит в том, чтобы использовать тот факт, чтоL2 это свое собственное двойственное пространство, чтобы написать L2норма как операторная норма
∥u∥L2=supϕ∈L2∖{0}(u,ϕ)∥ϕ∥L2.
Таким образом, мы должны оценить для произвольного . Для этого мы «поднимаем» до , рассматривая сначала для произвольной решение двойной задачи
Используя стандартную регулярность уравнения Пуассона, мы знаем, что
(u−uh,ϕ)ϕ∈L2u−uhH10ϕ∈L2wϕ∈H10(∇wϕ,∇v)=(ϕ,v)for all v∈H10.(1)
∥wϕ∥H2≤C∥ϕ∥L2.
Вставка в и использование ортогональности Галеркина для любого конечного элемента (в вашем случае кусочно-линейной) функции дает оценку
Так как это верно для всех , неравенство все еще верно, если мы возьмем инфимум по всем кусочно-линейным . Поэтому мы получаем
v=u−uh∈H10(1)wh
(ϕ,u−uh)=(∇wϕ,∇(u−uh))=(∇wϕ−∇wh,∇(u−uh))≤C∥u−uh∥H1∥wϕ−wh∥H1.
whwh∥u−uh∥L2=supϕ∈L2∖{0}(u−uh,ϕ)∥ϕ∥L2≤C∥u−uh∥H1supϕ∈L2∖{0}infwh∥wϕ−wh∥H1∥ϕ∥L2.(2)
Это
Обин-Ницше-Лемма .
Следующим шагом теперь является использование стандартных оценок ошибок для наилучшего приближения конечных элементов решений уравнения Пуассона. Поскольку находится только в , мы не получим лучшую оценку, чем
Но, к счастью, мы можем использовать тот факт, что имеет более высокую регулярность, так как правая часть вместо . В этом случае у нас есть
Вставка и вuH1
∥u−uh∥H1≤infvh∥u−vh∥H1≤c∥u∥H1≤C∥f∥H−1.(3)
wϕϕ∈L2H−1infwh∥wϕ−wh∥H1≤ch∥wϕ∥H2≤Ch∥ϕ∥L2(4)
(3)(4)(2) теперь дает желаемую оценку.
(Обратите внимание, что стандартные оценки требуют, чтобы полиномиальная степень приближения конечных элементов и показатель Соболева истинного решения удовлетворяли , поэтому этот аргумент не работает для кусочно-постоянной ( ) аппроксимации. Мы также использовали это - то есть, что у нас есть соответствующее приближение - что не верно для кусочно-постоянных.)kmm<k+1k=0u−uh∈H10
Поскольку вы просили ссылку: вы можете найти утверждение (даже для отрицательных пространств Соболева вместо ) в теореме 5.8.3 (вместе с теоремой 5.4.8) вH−sL2
Сюзанна К. Бреннер и Л. Риджуэй Скотт , MR 2373954 Математическая теория методов конечных элементов , Тексты в прикладной математике ISBN: 978-0-387-75933-3.