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本文对近似求解周期边值Cahn-Hilliard方程的拟谱方法进行了研究。文章的主要目的是要在γ>O时用拟谱方法建立问题(1),(2),(3)的半离散近似并讨论其收敛性.文章首先对Cahn-Hilliard方程之初边值问题(1),(2),(3)建立了与之等价的变分形式.证明了如果u∶[O,T]→C4[O,π]是方程(1),(2),(3)的解,则u一定是方程
(()u/()t,v)+γ(()2u/()x2,()2v/()x2)=(ψ(u),()2v/()x2),(A)v∈C∞0(4)(4)的解.如果u:[O,T]→HE是方程(4)的解,对任意的t有u(t,.)∈C4(O,π)且u满足边界条件(2)及初始条件(3),则它一定是方程(1),(2),(3)的解.然后用拟谱方法对空间变量x作离散近似得到了以下半离散问题.
求解方程(4)的拟谱方法为求uN∶[O,T]→SN使之满足{(()uN/()t,v)N+γ(()2uN/()x2,()2v/()x2)N=(ψ(uN),()2v/()x2N,(5)uN|t=0=uN0,(6)其中uN0=INu0为u0(x)在SN上的关于离散内积(.,.)N的插值.接下来证明了半离散问题(5),(6)的解的存在唯一性,即证明了当γ>O,γ2>O时半离散问题(5),(6)在[O,T]上必存在唯一的解.在此基础上证明了半离散问题(5),(6)解的收敛性,即证明了如果u∈HkP是方程(5),(6)的解,则对(A)t∈[O,T]有‖e‖+∫t0‖exx(τ)‖2Ndτ≤CN-k+‖e(0)‖,其中C是仅依赖于γ,γ2和u0(x)的常数.‖e(O)‖是初始逼近误差.设u是方程(1),(2),(3)的解,uN是方程(5),(6)的解,我们得到‖u-uN‖≤C‖u0-uN0‖+CN-k.