Equazioni differenziali della Fisica Matematica

a.a. 2022/2023

Dispense: Versione aggiornata al 22 novembre 2022


Diario delle lezioni

  1. lun 3/10
    Introduzione al corso. Potenziale gravitazionale. Equazione di Laplace e di Poisson. Equazione di bilancio. PDE ed esempi.
  2. mer 5/10
    Multiindici. Equazioni quasilineari, semilineari, lineari. Equazioni del secondo ordine semilineari: equazioni ellittiche, paraboliche, iperboliche. Teorema di Cauchy-Kovalevskaya (senza dimostrazione).
  3. lun 10/10
    Varietà caratteristiche. Compatibilità dei dati. Buona posizione nel senso di Hadamard. Aggiunto formale. Operatori autoaggiunti.
  4. mer 12/10
    Introduzione alle distribuzioni. Spazi test e nozioni di convergenze. Funzioni di Schwartz. Supporto di una distribuzione. Distribuzioni a supporto compatto. Distribuzioni regolari.
  5. lun 17/10
    Funzioni a crescita lenta. Distribuzioni singolari. Delta di Dirac e suo supporto. Derivata di una distribuzione. Derivata della funzione di Heaviside.
  6. mer 19/10
    Convoluzione di funzioni. Prodotto tensoriale di funzioni e di distribuzioni. Convoluzione di distribuzioni. Moltiplicazione per una funzione liscia. Convoluzione con la delta di Dirac. Soluzioni generalizzate.
  7. lun 24/10
    Soluzione fondamentale e sua molteplicità. Teorema fondamentale della soluzione fondamentale. Teorema di unicità. Soluzione fondamentale per equazioni lineari ordinarie. Esempi. Formula di Gauss-Green. Formula di Green nel caso del laplaciano.
  8. mer 26/10
    Soluzione fondamentale del laplaciano. Distribuzioni di strato semplice e di doppio strato. Potenziali di volume, strato semplice, doppio strato.
  9. mer 2/11
    Formula dei potenziali con dimostrazione. Funzioni armoniche. Teoremi del valor medio. Teorema inverso del valor medio.
  10. lun 7/11
    Principio del massimo. Principio del massimo in forma forte. Unicità per il problema di Dirichlet e di Neumann interno ed esterno.
  11. lun 14/11
    Dipendenza continua dai dati al bordo. Problema misto. Sovrapposizione degli effetti. Funzione di Green. Simmetria della funzione di Green.
  12. mer 16/11
    Soluzione del problema di Dirichlet mediante la funzione di Green. Funzione di Green per la sfera e nucleo di Poisson (senza dimostrazione). Trasformata di Fourier di funzioni L^1. Trasformata di una convoluzione. Legame tra trasformata e derivata.
  13. gio 17/11
    Trasformata nello spazio di Schwartz. Trasformata della funzione caratteristica di un intervallo. Trasformata della gaussiana. Antitrasformata. Trasformata di distribuzioni temperate. Trasformata della delta di Dirac.
  14. lun 21/11
    Trasformata di una soluzione fondamentale. Soluzione fondamentale per l'operatore del calore e sue proprietà. Il problema ai valori iniziali per l'equazione del calore.
  15. mer 23/11
    Soluzione del problema ai valori iniziali per l'equazione del calore. Il problema misto per l'equazione del calore: principio del massimo e del minimo.
  16. lun 28/11
    Teorema di unicità e stabilità per il problema misto dell'equazione del calore. Metodo di Fourier. Autovalori del laplaciano e autofunzioni.
  17. mer 30/11
    Problema agli autovalori per il laplaciano: caso unidimensionale, caso del rettangolo. Il caso del cerchio: equazione di Bessel. Autovalore minimo.
  18. lun 5/12
    Spazi di Sobolev. Tracce in spazi di Sobolev. Riformulazione del problema di Dirichlet negli spazi di Sobolev. Disuguaglianza di Poincaré (senza dimostrazione). Teorema di esistenza e unicità nel caso omogeneo.
  19. mer 7/12
    Esistenza per il problema di Dirichlet non omogeneo. Teoria spettrale per operatori compatti. Teorema sugli autovalori per operatori compatti e autoaggiunti.
  20. lun 12/12
    Operatore inverso del laplaciano. Soluzione fondamentale dell'operatore delle onde. Proprietà della soluzione fondamentale dell'operatore delle onde.