第十九章 图像处理中的变分模型 都大学了,小学系统才来?
=∫{-1}^{1}|x|2 dx
= 2∫{0}^{1} x2 dx
= 2 *[x3/3]{0}^{1}
= 2*(1/3)= 2/3 <∞“
“所以,u∈ l2(Ω)。“
沈妍若有所思地点点头:“原来验证函数属於l2空间,就是要证明它的l2范数是有限的。“
“没错。“陈林继续写道,“接下来要求弱导数,这个稍微复杂一点。“
他在纸上画了一个简单的图,展示|x|函数的形状。
“你看,|x|在x=0处不可导,所以我们不能用普通的导数概念。这时候就需要用到弱导数的定义。“
陈林开始详细推导,笔尖在纸上飞快移动:
“设 v(x)= sign(x)={-1, x<0; 1, x>0}“
“对任意φ∈ c_c^∞(Ω),我们需要验证:“
“∫{-1}^{1}|x|φ(x) dx =-∫{-1}^{1} v(x)φ(x) dx“
他將积分分成两部分计算,每一步都写得清清楚楚。
沈妍看得很专注,偶尔会提出疑问:“这里为什么可以分部积分?“
“因为φ是紧支撑的光滑函数,“陈林耐心解释,“在边界处它的值为零,所以分部积分不会產生边界项。“
时间在不知不觉中流逝。
阳光透过窗户,在草稿纸上投下斑驳的光影。
陈林的笔尖沙沙作响,偶尔停下来给沈妍详细解释某个关键步骤。
“你看,最后我们得到:“
“左式=∫{-1}^{0}φ dx -∫{0}^{1}φ dx“
“右式也是一样的结果,所以v確实是u的弱导数。“
“而且由於|v(x)|=1在Ω上有界,显然u∈ l1_loc(Ω)。“
沈妍恍然大悟:“原来弱导数的本质是通过积分来定义的,这样就避开了函数在某些点不可导的问题。“
“理解得很到位。“陈林装模做样,讚许地点点头,“我们继续看b小题。“
“这个就简单了,因为我们已经在a小题中证明了关键的等式。“
他快速写下:
“由(a)已证:
∫Ω uφ dx =∫{-1}^{0}φ dx -∫{0}^{1}φ dx
-∫Ω uφ dx =-∫Ω vφ dx =相同结果
故等式成立。“
做完第一题,陈林抬头看了看沈妍:“怎么样,这一题涉及的弱导数的基本概念理解了吗?“
沈妍认真地点点头:“比自己看书清楚多了。“
“那我们继续第二题。“陈林翻到新的一页,“这道题涉及到sobolev空间的完备性。“
他开始在纸上构建证明框架:
“要证明w^{1,p}空间是完备的,关键是利用l^p空间的完备性...“
就这样,两人在安静的自习室里,一个认真讲解,一个专心学习。
窗外的阳光渐渐西斜,在他们身上洒下一层温暖的金色。
偶尔,沈妍会因为突然理解了某个难点而露出欣喜的表情。
而陈林则会在她理解后,不动声色地继续下一个问题。
这种教与学的氛围,让时间过得飞快。
不知不觉间,草稿纸已经用了好几张,上面密密麻麻地写满了各种公式和推导。
“最后这道变分原理的题目,“陈林活动了一下有些发酸的手腕,“涉及到palais-smale条件,这个概念確实比较抽象。“
沈妍也揉了揉眼睛,连续看了这么久的数学推导,確实有点累。
但她的眼神依然明亮,显然收穫颇丰。
她看了一眼手机上的时间,已经快三个小时了。
然后就听到陈林说:“今天就先到这里吧,我怕你一下子学太多东西消化不了。正好还有一点题目,你可以根据自己学的內容回家做做,有不懂的下次諮询再问我。”
沈妍点点头:“好的。很感谢你愿意花这么多时间指导我。”
陈林笑了笑:“都说了你是大金主啊,我肯定得服务到位吧。”
沈妍愣了愣,有点不好意思:“啊差点忘了,我马上把这次的諮询费转给你。”
说著拿出手机微信转帐。
陈林看著微信转帐的信息,心情更加愉悦了。
和一个校花级美女独处3小时,还能猛赚1500,唯一消耗的脑力,晚上早点睡就轻鬆补回来了。
还有比这更爽的事嘛?
於是对沈妍说到:“下次諮询你提前一天找我约就行,我肯定排出空档好吧。”
说完摆摆手,拎著书包转身就走出了自习教室。
沈妍望著他的背影,自己已经是第三次见识到陈林非凡的数学天才了。
回想起刚才陈林讲解题目时的沉著冷静的神情,又望了望他留下的草稿纸,心跳没来由地一阵加速,沈妍脸上多了一分不易察觉的红晕。