我们研究退化k-Hessian方程Dirichlet问题的解的正则性或部分正则性,并应用到非线性光学中一个强非线性的椭圆型问题解的性质研究。当非齐次项光滑但在边界上退化时, 寻找边界值函数,严格的(k-1)凸边界以及非齐次项三者之间的相容性条件,以保证全局光滑解的存在性。建立N.V.Krylov 的(退化)正则性理论和N.Trudinger的边界向量场方法之间的联系,得到解的二阶法向导数的边界估计;构造类似于研究Monge-Ampere方程的Legendre变换,把k-Hessian方程转化为一类散度型拟线性退化椭圆方程组,由此得到解的所有二阶导数的连续模估计。当非齐次项仅关于部分变量光滑时,首先利用Levi基本解方法,得到Poisson方程和一致线性椭圆方程解的部分正则性,进而得到非退化k-Hessian方程线性化方程以及本身解的部分正则性,最后得到退化k-Hessian解的部分正则性
degenerate k-Hessian equation;fully nonlinear elliptic equation;regularity;partial regularity;sign-changing solution
从微分几何的角度来说,k-Hessian方程来自于Christoffel-Minkowski问题,特别地,当k=1时,k-Hessian 方程即为平均曲率方程;当k=n时, k-Hessian方程即为Monge-Ampere 方程,它对应于给定曲率的Minkowski问题。当非齐次项非负时,方程可能是退化的。在本项目中, 我们研究k-Hessian方程解的正则性,得到如下主要结果当k>1时,证明一类完全非线性二阶抛物方程解的先验估计; 在得到退化k-Hessian方程的二阶多项式解的完全分类后,证明其光滑局部解存在性,以及在一定条件下, 凸解的存在性;当k=1时,讨论在多种位势条件下,非线性Schrodinger方程的变号解的存在性及其渐近性态。其意义在于得到完全非线性二阶抛物方程解的内部的部分正则性,推广了相应的线性方程的经典的内部的正则性结果;找到了判定k-Hessian方程的线性化算子的一致椭圆性的充分必要条件;与通常的认知不同,在具有变号和消失位势的条件下,证明关于非线性Schrodinger方程的变号基态解的存在性。