Argomenti avanzati di analisi reale
A.A. 2020/2021
Obiettivi formativi
Completare un fondamento moderno e robusto della teoria della misura e integrazione e la differenziabilità di funzioni iniziato in Analisi Matematica 4 e Analisi Reale. In particolare, la generalizzazione dei teoremi fondamentali del calcolo a campi vettoriali debolmente differenziabili ed insiemi non lisci. Inoltre, lo studio della differenziabilità di funzioni convesse e la loro approssimazione tramite funzioni semicontinue che forma la base di metodi viscosi per equazioni alle derivate parziali completamente nonlineari.
Risultati apprendimento attesi
Saper usare i teoremi di Radon-Nikodym e compattezza debole di misure di Radon. Saper verificare la validità e usare formule di integrazione per parti per funzioni debolmente differenziabili sui domini non lisci. Sapere ridurre questioni di differenziabilità a punti eccezionali di misura nulla.
Periodo: Secondo semestre
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Le lezioni dell'insegnamento saranno erogate da remoto in aule virtuali (piattaforma zoom) in collegamento sincrono, con la possibilità di interazione in tempo reale tra gli studenti e il docente.
Programma
-- Teoria della misura: Richiami sulla teoria della misura in generale. Misure di Borel e Radon in spazi euclidei. Funzioni misurabili ed i teoremi di Lusin e Egoroff. Richiami sulla integrazione di funzioni misurabili: enfasi sulle misure di Lebesgue e Hausdorff. Teoremi di ricoprimento di Vitali e Besicovitch. Differenziazione di misure di Radon, il teorema di Radon-Nikodym, teorema di differenziazione di Lebesgue-Besicovitch. Teorema di rappresentazione di Riesz per misure di Radon, convergenza debole e compattezza debole per misure di Radon.
-- Formule di area e coarea: Funzioni lipschitziane ed il Teorema di Rademacher. Mappe lineari e jacobiani di funzioni lipschitziane. Formule di area e coarea.
-- Funzioni BV in più variabili ed insiemi di perimetro finito: Definizioni di funzioni BV e insiemi di perimetro finito, teorema di struttura per funzioni BV. Approssimazione e compattezza per funzioni BV. Traccia al bordo e prolungamenti di funzioni BV. Formula di coarea, disuguaglianza isoperimetrica e relazione tra capacità e misura di Hausdorff. Il bordo ridotto e teorema di struttura per insiemi di perimetro finito. Teorema della divergenza per campi BV su insiemi di perimetro finito.
-- Differenziabilità di funzioni convesse: Il subdifferenziale e la teoria del primo ordine. Derivate deboli del primo e secondo ordine. Il teorema di Alexsandroff sulla differenziabilità del secondo ordine nel senso di Peano. Subdifferenziale, superdifferenziale del secondo ordine, funzioni semicontinue e funzioni semiconvesse.
-- Formule di area e coarea: Funzioni lipschitziane ed il Teorema di Rademacher. Mappe lineari e jacobiani di funzioni lipschitziane. Formule di area e coarea.
-- Funzioni BV in più variabili ed insiemi di perimetro finito: Definizioni di funzioni BV e insiemi di perimetro finito, teorema di struttura per funzioni BV. Approssimazione e compattezza per funzioni BV. Traccia al bordo e prolungamenti di funzioni BV. Formula di coarea, disuguaglianza isoperimetrica e relazione tra capacità e misura di Hausdorff. Il bordo ridotto e teorema di struttura per insiemi di perimetro finito. Teorema della divergenza per campi BV su insiemi di perimetro finito.
-- Differenziabilità di funzioni convesse: Il subdifferenziale e la teoria del primo ordine. Derivate deboli del primo e secondo ordine. Il teorema di Alexsandroff sulla differenziabilità del secondo ordine nel senso di Peano. Subdifferenziale, superdifferenziale del secondo ordine, funzioni semicontinue e funzioni semiconvesse.
Prerequisiti
Analisi Matematica 4 e Analisi Reale
Metodi didattici
Lezioni tradizionali alla lavagna. Frequenza altamente consigliata.
Materiale di riferimento
-- L. Ambrosio, N. Fusco and D. Pallara - Functions of Bounded Variation and Free Discontinuity Problems, Oxford Mathematical Monographs, The Clarendon Press, Oxford University Press, New York, 2000.
-- L. C. Evans and R. F. Gariepy - Measure Theory and Fine Properties of Functions, Advanced Studies in Mathematics, CRC Press, Boca Raton, 1992.
-- F. R. Harvey and H. B. Lawson., Jr. - Notes on the differentiation of quasi-convex functions. arXiv:1309.1772v3, 30 July 2016, 1-17, 2016.
-- L. C. Evans and R. F. Gariepy - Measure Theory and Fine Properties of Functions, Advanced Studies in Mathematics, CRC Press, Boca Raton, 1992.
-- F. R. Harvey and H. B. Lawson., Jr. - Notes on the differentiation of quasi-convex functions. arXiv:1309.1772v3, 30 July 2016, 1-17, 2016.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La prova finale consiste in una prova orale tramite due possibili modalità: una prova orale tradizionale sugli argomenti del programma d'esame completo, oppure un seminario su un argomento avanzato (concordato prima) che richiede uno sforzo autonomo di comprensione dello studente e la capacità di integrare la presentazione all'interno del programma d'esame.
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
LUN e MER 15.30-16.30 e per appuntamento
Studio 2051 nel "sottotetto" del Dip. Matematica - v. Saldini 50