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Augmented Galerkin Schemes for the Numerical Solution of Scattering by Small Obstacles.

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Academic year: 2021

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(1)Augmented Galerkin Schemes for the Numerical Solution of Scattering by Small Obstacles. Xavier Claeys, Francis Collino. To cite this version: Xavier Claeys, Francis Collino. Augmented Galerkin Schemes for the Numerical Solution of Scattering by Small Obstacles.. [Research Report] RR-6195, INRIA. 2007. �inria-00148395v2�. HAL Id: inria-00148395 https://hal.inria.fr/inria-00148395v2 Submitted on 23 May 2007. HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés..

(2) INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET EN AUTOMATIQUE. Augmented Galerkin Schemes for the Numerical Solution of Scattering by Small Obstacles. Xavier Claeys — Francis Collino. N° 6195 Mai 2007. ISSN 0249-6399. apport de recherche. ISRN INRIA/RR--6195--FR+ENG. Thème NUM.

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(37) t­n‰ilku€Kn‰„^¦Äƒ^s¥E^sruh?£ Y[^sru^qt­n²kuY[^‚jzE\€Žtwn³zK „zK\q[o[ku€$kut­zEn0® *^]„s€Ko‰im^zŽ  kmY‰^stwriltwÁs^E§im\€Ž¢w¢yzK©¡i|k}€K„¢w^]iƒru^]vTo[twru^5\q^QilY²ru^´‰n[^]\q^snTk+t­n¼zEru‚[^srƒkmz=©I^qku€K±K^]n³twnTkmzN€E„s„zEo[nTk %kut­\q^7€Kn‰‚ \q©‰€E^s‚\q„szKzKru\qh[o‰ojim^]k}€$‚-kmtw «zKzKn¡r*€Žkm¢µY‰^^]7im^ƒ„s„st­^]zKn‰\q„[hE®ojk}€$kut­zEn‰iiltw”Kn[t­´¡„]€ŽnTkm¢whqt­n‰„srm^Q€Kim^a©I^]„]€Žo‰im^¨zŽ AkuY[^]im^%‚j^k}€Žtw¢wi]§?£ Y[t°„}Ytw\q[¢­tw^]i žnÀkmY[t°iƒ£/zErm±=£*^5[rmzE¡zTil^q€£*€¦h)kuz)©Th?‰€Eimiƒimo‰„}YÀ€ru^´‰n‰^s\q^snTk]®5½³^7„}Y[z?zEim^

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(42) ¥$€Ei|k¢wt¹ku^sr}€$kuo[rm^%€K©¡zEojkkmY[t°iimo[©j{|^]„k]§‰im^s^¨ «zEr ^Ÿ[€Ž\q[¢w^  C§ Š H® I^sn)ilo‰©‰il^s®=kXzŽ Y[^D(0,‚jzK\R)€Kt­n²kuY‰zK€$n k ‚jz?^]0i^sn[k zŽD(0, k

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(44) ^ƒkmimY‰zK\q^ƒ‚[^7twimn[±7^]t­zŽ”E 1YT©Ir}€KzK‚jruY[two‰z?i zjR‚³zŽ£  t¹kukmY=Y[^„^szKnTrukut­^s”Er t­nA0®€Ž½³n‰‚ ^-Ωn[zKkm^ ©IΓ^+€Žn=zK∂D(0, £ Y[t°„}Y5kmY[t°i¤ilkmo‰‚[h+ku€K±K^QiP[¢°€K„^t°iPkuY[^ ¡zE¢­h?”EzKn‰€K¢jzKI^sn7im^k Ω €Ž[[ruzE€E„}Y[twn[” D(0, R)R)\ Ω ®½³^imo[[IzEim^ kmY¡€$k Ω twi €im\€Ž¢w¢µzK©‰ilku€E„¢w^a£ t­kmY)©IzKo[n‰‚‰€Žruh Γ ‚j^]iu„rutw©¡^Q‚©?hkuY[^%IzK¢°€Žr^]vTo‰€ŽkmtwzKn . . .

(45)   . obs. R. i ε. R. ε. obs. (Γε ) : r = εγ(θ).. ΓR. Γε. Ωobs. ¯ tw”Ko[ru^qˆ L¨^szE\q^kmruh7zK AkmY‰^%[rmzE©[¢w^s\ XY[^zEojkm¢wtwn[^czK IkuY[t°i¤£*zKru±t°i¤€EiP «zK¢w¢wz$£is®½À^¨„zEn‰ilt°‚j^]rP´‰r}i|k/€+[rmzE©[¢w^s\ „s€Ž¢w¢w^]‚ l^Ÿ[€K„k kmY‰€Žk¤ku€K±K^QiPkmY‰^  «zKru\"zK 1€qiu€K‚[‚j¢w^ƒ¡zEt­nTk[ruzK©‰¢­^]\e a § b § V €Kn‰‚ Q^Ÿ £ tw¢w¢µ©¡^+‚j^s´‰n[^Q‚¢°€$ku^sr¬Ä¬® ilo¡„}Y-kuY‰€$k  ¯ twn‰‚ (u , p ) ∈ V × Q      Â|ˆE®­ˆ¦Ä a(u , v) + b (v, p ) = hf, vi ∀v ∈ V, . . . ε. ε. ε.     . ε. ε. ex. ε. V,V 0. bε (uε , q) = 0 ∀q ∈ Qex .. $].  .

(46) ‹.  

(47)    !"$#% ! &(' )!. žn¼kuY[twi[ruzK©[¢w^s\)§1£/^7ku€Ž±E^7twnEkuzŒ€K„]„zEo[nTk%kmY[^[rm^Qil^]n‰„^zK c€Nim\q€K¢­¢/zK©‰ilku€E„¢w^£ t¹kuY·‚jt°€Ž\q^ku^sr ε §Pimz=kmY‰^ imzK¢wojkmtwzKn n‰€$kuo[r}€Ž¢w¢­h=‚j^]¡^]n‰‚[i¨zKn ®ƒžnNzKr}‚j^]rckuz‚j^Qim„srmtw©¡^kmY[t°iƒilzE¢­o[kmtwzKn0§Wt­k¨t°icIzEiuimt­©[¢w^+kuz-k}€Ž±E^ €¢°K€$‚[km¥¦^]€Kr]nT®yku~a€Ž”En(u^kuY[zK, y^cpkm©‰Y[)€E^5ilt° »i/€EzŽ„¬k¨ µkmkmY‰Y‰^]€Žimk ^cεru^]t°imi¨o[¥K¢¹k}^]isrm§Th=£*im^\q[ε€Kru¢­zK¢1I©?zEh=im^ o‰kmimz

(48) t­n‰rm”^][€K¢wnÀ€E„€K^ imh?kuY[\q^cjtwkmn[zKt­kmkmt°t°„

(49) €Ž¢µ€Kimn‰‰€Ž€K¢w„shj^ilt°zŽi   ku Y‰€Ž€$”Kk%r}£*€Žn‰^

(50) ”K£ ^tw\¢­¢Po[‚j¢­km^Qtwim[„s¢wrmt­tw^]©Iru^i ©ThÀ€)rm^Q‚jo‰„^Q‚²il‰€E„^ Q ®XY‰^7ilzE¢­ojkut­zEn (u , p ) zŽ *kmY[^-„szKrurm^QilIzKn¡‚jt­n‰”n[^]£ [rmzE©[¢w^s\“£ tw¢­¢¤kmY[^]n Q iu€$kmt°il «h imo‰„}YkmY‰€Žk  ¯t­n¡‚ (u , p ) ∈ V × Q      Â|ˆE® EÄ ∀v ∈ V, a(u , v) + b (v, p ) = hf, vi ε. ε. ex. ε. ap. ε. ε. ε.     . ε. ap. ε. ε. V,V 0. žn-zEru‚[^sr/kmz5zK©jk}€Žtwn-€n?o[\q^]rmt°„s€K¢IimzK¢wojkmtwzKnA§T£*^a„szKo[¢°‚-‚[twiu„ru^kut­Á]^kmY‰twi[ruzK©‰¢­^]\ o¡iltwn[”

(51) kmY[^ƒ€Ž[‰rmz¦Ÿjtw\q€ŽkmtwzKn im‰€K„s^]iƒ‚j^sn‰zŽkm^Q‚ V €Žn‰‚ Q zK  A€K”Kr}€Žn[”E^%´‰n[t­km^^]¢­^]\q^snTkui¨zKn²€rm^]”Ko[¢°€Žr¨\q^]imY0®qXY[^5imzK¢wojkut­zEnÀzK ¤kmY‰^ „zErmru^]imIzKn‰‚jtwn[”q‚jt°im„srm^skm^ƒ[ruzK©[¢w^s\ (u , p ) kmY[^]n)iu€$kutwil´‰^Qi ilo‰„}YkmY¡€$k  ¯twn‰‚ (u , p ) ∈ V × Q      Â|ˆE® * Ä ∀v ∈ V , a(u , v) + b (v, p ) = hf, vi h. bε (uε , q) = 0 ∀q ∈ Qap .. h ap. ε,h. ε,h. ε,h.     . ε,h. ε,h. ε. h. h ap. ε,h. V h ,V h0. h. bε (uε,h , q) = 0 ∀q ∈ Qhap .. XY[t°iƒ[ruzK©[¢w^s\“‚j^]¡^]n‰‚[iƒzEnNk|£*zim\€Ž¢w¢P‰€Žr}€Ž\q^ku^sr}is§ €Kn‰‚ ®Hk%t°i¨kmY?o‰i¨IzEiuiltw©[¢w^

(52) kuz„szKn‰imtw‚[^sr%il^]¥K^]ru€K¢ ru^s”Ktw\q^]i h ”Ez?^]ikmz 0  »€Kilkm^sr

(53) kmY¡€Žn ε §PzEr ε ”Kz?^Qi+kuz ε0  »€Ei|kuh^sr

(54) kmY‰€Kn h ®³½³^£ t­¢w¢©¡^t­nTku^sru^]ilkm^]‚¸t­n·kmY[^ imilku^]€Ž„zEn¡n‰‚[‚€Žr}‚rm^]”KnTtwo‰\5\5^E^]§¤rmt°£ „s€KY[¢0^]n·€Ž[ku‰Y[rm^=z¦Ÿj\qtw\q^]im€ŽY kmtwzKt°in)„ilzTo[€ŽºIr}^]ilru^)i„ «ruzEzK\q\ ‰€Žn?ruo[^]\q‚¸^skmruz³tw„]€ŽkmY[¢0^N¢wzjim„}\±Ttw€Žn[¢w”¡¢ §[zKt­n)©‰ilkukuY[€E^„¢w^Kim^s®,n‰imž^ƒn,kmimY¡o‰€$„}k Y €²ilt­t°kmico‰€Ž€qkmtw©‰zK€En0‚ § €Ž‰[rmz¦Ÿjtw\€$kmtwzKn¼zK  u t¹  ε t°ikmz?zÀim\€Ž¢w¢*„szK\q‰€Žru^]‚¼kmz h ®²½À^£ tw¢­¢*[ruz$¥K^kuY‰€$kQ§yo[n‰‚j^]rkuuY[^)„zKn¡‚jt¹kut­zEn  «zEr¤€ƒ”Ktw¥K^]n

(55) ´‰Ÿ?^Q‚ ^q„0zE§Kn‰km‚jY[t­^]kmrmtwzK^ nN^sŸjkutwY‰il€$kuiyk €Kn[”KzŽz?kuY[^Qi^srykuz´[Ÿj^]‚ €Kicκ  »>€Kilkƒ0 €Eimo‰i „}Y5kukmY[Y‰^s€Žn³k kui|k}€Žn‰−‚[u€Kru‚Œk€Ž[[>ruz¦κ/Ÿjt­\ln€Ž1/ε ® εXY[ <t°i¨ κ\5 h ^Q€Žn‰iakuY‰€$kƒo[n‰‚j^]r¨kmκY[> m k w t K z n „zEn?¥K^sru”K^QiA¥E^sruhim¢­z$£ ¢whK®žnqzKr}‚j^srkmz+„so[ru^kmY[t°iP[εruzK©[¢w^s\)§E£/0^twnEkurmzj‚jo¡„^h€Žn€E‚[‚jt­kmtwzKn‰€K¢[ilY‰€K¡^ «o‰n‰„¬kut­zEn ψ kmY¡€$kPY‰€KiAkmzƒru^s[ruzj‚jo‰„s^ykmY‰^*imt­n‰”Ko[¢°€Žr1€Kimh?\5[kmzŽkutw„/©I^sY‰€¦¥?twzKrzŽ [kuY[^^Ÿ[€K„k1imzK¢wojkmtwzKnA®Ažn‰‚j^]^]‚µ§ŽkmY[t°i1©¡^]Y‰€¦¥?t­zEr t°ikmY[^%ru^]€EilzEn-zK  kuY[^%[ru^s¥?t­zEo‰i¢°€K„}±7zK „zEn‰imtwilkm^]n‰„hE®yXYTo¡is§[£*^%„zEn‰ilt°‚j^]rkmY[^%n[^]£ €K[[ruz¦Ÿjt­\€$kut­zEnim‰€K„s^ im‰€Kn {ψ } €Kn‰‚-kmY[^+imzK¢wojkmtwzKn (u , p ) zK AkuY[^+„zErmru^]im¡zEn‰‚jtwn[”q‚jtwiu„ru^ku^ƒ[rmzE©[¢w^s\ V =V ⊕ ilo‰„}YkmY¡€$k  ¯twn‰‚ (u , p ) ∈ V × Q      Â|ˆE® ’?Ä a(u , v) + b (v, p ) = hf, vi ∀v ∈ V ,. ε,h. ε. ε. ε,h. V. ε. h e. h. ε. ε,h. ε,h. ε,h.     . ε,h. ε. ε,h. h e. h ap. ε,h. V h ,V h0. h e. bε (uε,h , q) = 0 ∀q ∈ Qhap .. `cimtwn[”-kuY[t°ian‰^s£ ‚jt°iu„ru^kmtwÁ]€ŽkmtwzKn0§IkuY[^5€K[[ruz¦Ÿjt­\€$kut­zEn=©¡^Q„zE\5^Qiƒ„zKn¡ilt°i|ku^snTk]®ƒžn‰‚[^s^]‚0§µ£/^5£ t­¢w¢PilY‰z$£ªkmY‰€Žk kmY‰^sru^¨^sŸjtwilkui κ > 0 t­n‰‚[^sI^sn‰‚j^]nTkczŽ  ε €Žn‰‚ h imo‰„}YkmY‰€Žk kuε − uε,h kH 1 (ΩR ) 6 κ. p ln 1/ε (ε1/2 + h).. žnkmY[^%¢°€Kilk ‰€Žrmk zŽ  kmY[t°i‚jzj„o‰\5^]nTk]§[£*^ƒ£ t­¢w¢0”K^sk ©‰€K„}±kuz5kmY[^+¶czK¢w¢w€Kn‰‚)im„}Y[^]\q^K§jzŽ Ãku^sno‰im^]‚t­n)[r}€K„kmt°„^E® Hk ku€K±K^Qi¤kuY[^ƒ «zKru\  ¯twn‰‚ ilo‰„}YkmY¡€$k (u , p ) ∈ V × Q       Â|ˆE® ‹EÄ a(u , v) + b (v, p ) = hf, vi ∀v ∈ V , ε,h h.      . ε,h h. ε,h h ε. h. ε,h h. h ap. V h ,V h0. ε,h ε,h h bε (uε,h h , q) − Lh c(ph , q) = 0 ∀q ∈ Qap .. h. žn5kmY[t°iP¢°€Kilkyim„}Y[^]\q^K§ L t°iP€ƒ‰€Žr}€Ž\q^ku^srkmY¡€$kyt°i1n[zŽk¤€¨[rut­zErmtj±?n[z$£ n5€Žn‰‚

(56) kuY‰€$kyY‰€Eikmz%©I^„}Y[zEim^sn

(57) zKn5kmY‰^ ©‰€Eilt°i zŽ 1^s\q[twrutw„]€Ž¢A„szKn‰imtw‚[^sr}€$kmtwzKn¡is®y½³^%£ tw¢­¢ilY[z$£ kmY¡€$kafj„}Y[^]\q^-Â|ˆE® ’EÄ twi ru^s¢°€$ku^]‚kmz7¶czK¢w¢w€Kn‰‚ icfj„}Y[^]\q^ ε,h h. ]^]`_"aBbced!f.

(58) ‡. G. #" ?#. Â|ˆE® ‹KĬ®cžnŒ‰€Žrmkmt°„o[¢°€ŽrQ§[kuY[t°ic£ tw¢­¢¢w^]€K‚No‰i kuz€qkuY[^szErm^skmt°„s€Ž¢€Ž[‰rmzT€K„}Y)zŽ ¤¶czK¢w¢w€Kn‰‚=im„}Y‰^s\q^]ic[rmz$¥?t°‚jtwn[”kmY‰^ ukmr Y‰^]vT^so[zKrutwrm^^Qku‚¼tw„]€Ž¥$¢0€Ž‚j¢wo[^]^¥K^] «¢­zKzEr

(59) [\qkmY[^s^)nTkc‰€K€Žru©I€KzK\5ojk ^skmku^]Y[r ^L¶czK¢w¢w® €Kn‰X‚Y[\5twi5zjt°‚jis§¤^]¢ kmzÀ/imkmzqY[^) »€Ž©IrQ§j^]kuilk5Y[^%zK a[ruzEzKo[©[r

(60) ¢w^s±?\ n[z$zŽ£  ¢w´‰^]n‰‚[‚j”K^Ktwn[§y”kmY[kuY[^^+´‰”Kr}z?i|kzj‚il^]¥¦rm€KtwzK¢­o‰o¡^i  «zKrkuY[^+¶zE¢­¢°€Žn¡‚-‰€Kru€K\q^km^]rt­n=€Žn)€Žru©[t­kmr}€Žruh\q^]imYY‰€E‚rm^]\q€Kt­n‰^]‚€ŽnzKI^sn[^Q‚vTo[^Qi|kut­zEn0®  ) ).  #+2   y  6As ½³^5€Krm^

(61) [rm^Qil^]nTkm¢whtwnTkm^sru^]ilkm^Q‚=twnÀ€Žn³€K„szKo‰ilkmt°„+‚jt­ºIr}€K„kmtwzKnN‰rmzE©[¢­^]\)®ƒbNzKru^+[ru^]„t°im^s¢whK§W£/^

(62) £*€KnTkckmzilzE¢­¥E^ twn Ω \ Ω kmY[^5¶^s¢w\qY[zK¢­kmÁ5^]vTo‰€ŽkmtwzKn ∆u + k u = f £ t¹kuYŒzEojkm”EzKtwn[”7r}€K‚jt°€$kut­zEnŒ„zEn‰‚jt­kmtwzKn0®ƒb=zKru^sz$¥E^srQ§ £*”K^]^an[tw^s\qzEo‰¡i*zTil„^%zKn¡€5‚j¿ct¹kutwt­rmzEt°n7„}Y[zK¢wn-^kkm„Y[zE^ƒn‰im‚j\qt­km€KtwzK¢­¢WnzEzK©‰ni|k}km€KY[„s^ƒ¢­^E©I§EzK©[o[o[n‰k*‚‰t­k€Žruilh ^]^sΓ\iyzKku AY‰ku€$Y[k ^%€5il\iltw\q€Ž¢wt­¢W¢°€ŽzKr/©‰ilkmkuru€E^]„€Ž¢wkm^K\q®1^s½³nTk*^ƒ„]„s€ŽzKnn‰im©¡t°‚j^ƒ^s€Kr ‚j€ŽzEnjkmY[^QzK‚\q «zEz r kmn[Y‰zE^ƒ!n C «Y‰zKzK¢w¢­\qz$£ zKtw”En[^s”‰n[® ^]zKo‰i ©IzKo‰n‰‚[€ŽruhN„zEn‰‚jt­kmtwzKn‰i]®%XY[^qi|k}€Žn‰‚[€Kru‚N¥¦€Krmt°€$kut­zEn‰€Ž¢A «zKru\o[¢°€$kut­zEnNzŽ ¤kmY[t°i¨[rmzE©[¢w^s\twi  ¯twn‰‚ i]® k u €Žn¡‚ ∀v ∈ H (Ω \ Ω ) is® k v  u ∈ H (Ω \ Ω ) =0 =0  ε,h h. i ε. R.    . 2. ε. 1. Z. i ε. R. ∇u · ∇v − k 2. Z. 1. |∂Ωobs ∪Γε. uv +. Z. vTR u =. Z. i ε. R. |∂Ωobs ∪Γε. f v.. ¶^]rm^ ru^ «^]rui/kuz

(63) kuY[^+¿at­rutw„}Y‰¢­^sk Ckmz ž_^]o[\€Žn[nzKI^sr}€$kuzKr* «zKrkuY[^ ž¿ ¶^]¢­\qY[zE¢¹kuÁƒ^]vTo‰€$kut­zEn0® T €K‚[\5t­kui €Žn)€Žn¡T€Ž¢whEkutw„]€Ž¢µ^sŸ?‰rm^Qimimt­zEn7kuY‰€$kc„]€Žn©¡^+‚j^Q„zE\5IzEim^]‚o‰imt­n‰”q¯‰zKo[rutw^sr^Ÿj‰€Kn‰iltwzKnA§ Z X. £ [ Y s ^ u r ^ 1 H (kR) e T u= u = u(R, θ)e dθ, u k 2π H (kR) H_k

(64) zKt°kmi^c€ŒkmY‰„€Ž¢°k/€Kiu£*ilt°^„s€K£*¢P€KrmnT^Qkyilo[kmz5¢­k+„kuzKY‰n¡€$ilkt°‚jT^sr/€Žt°rui©[t¹€Nkuru„s€KzKrmnTh

(65) km\qtwn?^]o[imzKY[o‰^]i+i]§E¢­twn‰n[zŽ^]k¤€Krn[^QzE„¡^Q^]imiuru€Ž€Žrukmt­zK¢wrƒh

(66)  «€Eru‚[zK€Ž\ [kmH^]‚kmz%(ΓkuY[^a) imzE\nE€Žku¢wz ¢¡zEH©‰i|k}€K„s¢­(Γ^ ) ®® XY[t°iPt°i1kmY[^crm^Q€KimzKn£ Y?h

(67) £/^ [ruzKIzEim^*kmz%o‰im^€¨´¡„kmt­kmtwzKo‰iy‚[zK\€Žtwn5 «zKru\o[¢°€$kut­zEnÂUil^]^ ‹ ÃÄ  «zErPkmY[t°iy‰rmzE©[¢­^]Ω\)§ ^^Ÿ?Ÿ?kuku^s^sn‰n‰‚j‚jtw^Qn[‚)”%ilkuzEY[¢­oj^akuimt­zKzE¢wnojkut°i t­zEimn5zKo[©?”EhqYE%k twtwn‰nilt°km‚jY[^ ^+Ωim‰€K»„s£ ^ Y[t°„}Y-i|kut­¢w¢¡€K¢­¢wz$£i H rm^]”Ko[¢°€Žrut¹k|h+ «zKrykuY[^aimzK¢wojkut­zEn¡Ä¬®1XY?o‰is§EkmY‰^ i]® k v = 0 }. V = {v ∈ H (Ω ) R R \XY[€Ž^±E^ o‰imVo‰€Ž€q¢jn‰¶zKtwru¢w©¡\ ^]rlkvk kaim‰€E„=^K®PkvkXY[^ƒtwn[t­kmt°€Ž+k∇vk ¢ ž^Ÿ[€K„k a‰rmzE©[€Ž¢­^]n‰\)‚5§jiu„s^]€ŽvT¢°o[€Žtwr1¥¦€K[¢­ru^]zjnT‚jk o‰km„z5k km(u,Y[^%v)‰rm=^]¥TtwzKo¡i/uvzEn[+^K§‰twi ∇u·∇v § imo‰„}YkmY‰€Žk  ¯t­n¡‚ (u , p ) ∈ H (Ω ) × H (Γ )  ΩR \Ωiε. ΩR \Ωiε. ΓR. ΩR \Ωiε. R. R. R. (1)0 n (1) n. n. n∈Z. 2π. inθ. −inθ. n. 0. 1/2. R. −1/2. R. R. . i ε. 1. 1. 2 V. ε.    Z   . ΩR    Z    . 2 L2 (ΩR ). ε. 1 0. ∇uε · ∇v − k 2. Z. R. |∂Ωobs. 2 L  2 (ΩR ). . −1/2. R. uε v +. ΩR. Z. ΩR. ΩR. ε. vTR uε +. ΓR. Z. pε v =. Γε. Z. fv. ΩR. ∀v ∈ H01 (ΩR ),. quε = 0 ∀q ∈ H −1/2 (Γε ).. žn kmY[^=im^]„zEn‰‚ ^]vTo‰€$kut­zEn0§y£*^)t­\qIzEim^€Kn Y[zE\qzK”K^]n[^szEo‰i5¿ctwrmt°„}Y[¢w^k©IzKo[n‰‚‰€Žruh¸„zKn¡‚jt¹kut­zEn zEn A €K”Kr}€Žn[”E^c\

(68) o[¢¹kut­‰¢­tw^sr}is®P½³^%ru^s£ rut¹ku^ckuY[twi[rmzE©[¢w^s\"twnkmY[^%\qzKru^%„zE\5¡€K„¬k £€¦h ilo‰„}YkmY¡€$kcvTo[^  ¯ twn‰‚ (u , p ) ∈ V × Q  Γε. ε.         . i ε. ε. ex. a(uε , v) + bε (v, pε ) = hf, viV,V 0. ∀v ∈ V. Γε. o‰imt­n‰” ÂU[®­ˆ¦Ä. bε (uε , q) = 0 ∀q ∈ Qex. $].  .

(69) ‘.  

(70)    !"$#% ! &(' )!. ku€K±?t­n[” Qex = H −1/2 (Γε ), Z Z Z uv + a(u, v) = vTR u, ∇u · ∇v − k 2 ΩR ΩR ΓR Z bε (v, q) = ∀(v, q) ∈ V × Qex , qv, Γε Z hf, viV,V 0 = f v.. ∀ u, v ∈ V,.  „s€K^]n\5©Itwn‰^+‚NimY[kmz$Y‰£ €Žkƒn-€Eku„sY‰„€$zEk ru‚[t­n[”7t°i*kmkmz7Y‰^kuY[{|o[^5\qrm^Q=ilo[zŽ¢­ AkuiakuY[zŽ^%  n[­ˆ zEHrm§W\kmY‰€Žtw¢0i¨‚[[^sruruzKt­¥$©[€$¢wku^st­\¥E^at°zKi¨  £/^]¢­§j¢£ ¡zTY[ilt°„}^QY)‚µ®%rm^Q`c€Kim‚[t­in‰”XL¨ru^s^snN «zKru\o[¢°€[§Wt­k ΩR. . pε. uε. £ t­kmY n kmY[^%zEojkm”EzKtwn[”

(71) n‰zKru\q€K¢µ¥K^Q„¬kmzEr*kmz Ω . ~an[^%zK kuY[^

(72) €E‚j¥$€ŽnTku€K”K^Qi/zK 1kmY[t°i ´¡„kmt­kmtwzKo‰ia‚jzK\€Kt­n) «zErm\

(73) o[¢w€ŽkmtwzKn)t°ikmz7‰rmz$¥?t°‚j^+‚jtwrm^Q„¬km¢wh7kuY[^% «o[n¡„¬kmtwzKn kmbNY¡€Ž€$Ÿ?ka£*‰^s¢w€¦¢w¢

(74) hj i*i ^]kuvTY[o‰^

(75) €Žiukm€ŽtwzK\qn‰^+i]®yruzKf?¢wtw^ƒn‰„ «zK^¨rakmY‰kmY‰^¨^

(76) zE©‰¶il^]ku¢­€K\q„s¢­Y[^ zE¢¹kuÁt°^Qi vEimo¡\q€$km€Ktw¢­zK¢CnN§j£*€E^¨i ^]kuY[n‰^

(77) „zE„so[o[nTrmkmru^]^sr/nTkckuY[€Ž^%kcvTkmo[Y‰^]^

(78) ilkmimtwo[zKrln »€EzŽ„ A^+kuzKY[ 1^%km©IY[^s^

(79) Y‰£ €¦¥?t­rutwzK^+r* «pzEzŽr  kmY‰^+„zKo‰[¢­^ (u , p ) €Ei ε → 0 ®yXY[^ƒn[^sŸ?kcil^QΩ„¬kmtwzKn)€K‚‰‚jrm^Qimim^]i/kuY[twicvEo‰^]ilkmtwzKn0® pε = [. ∂uε ∂uε ]|Γε = ∂n ∂n. i ε. |Γε. ε. ε. . i ε. ε.   

(80)  

(81)   !"#$ %#

(82) &'## (

(83) . žnŒ©IzE^]ru„s‚[zK^s\qra^]kmiƒz¥EzK^s©jruhŒk}€ŽiltwnŒ\€-€K¢­¢C\q® zE0rm^^

(84) k%^o‰Ÿji[¢wi|tw„sk}t¹€Žk%rmkƒ‚j^]£ iut­„kmruY²twjimkmzKtwzK\qnÀ^qzŽt­ ynTkmkuo‰Y[t¹^5kut­im¥EzK^¢wojtwku‚jt­^QzE€Kn i]®qu ½Ì§µ£*Y[^s^5n £ t­¢w¢P©I€Ž^]„n‰zE€K\q¢­h?^]Ásiƒ^

(85) ¥Kt¹k}^]i¨rmhN©¡^]imY‰\€¦€Ž¥?¢wt­¢UzE§Ar¨kmY[€E^ i ε z´‰K©¡^]¢wi|‚ k}€K„¢w^ Ω ‚jt°im€K[¡^Q€Žr}iilz

(86) t¹kim^s^s\i*ru^]€KimzKn¡€Ž©[¢w^ kmzimo[[IzEim^ckuY‰€$k u ”K^skui„ε¢wzEim^sr/kmz

(87) kmY‰^¨¢wtw\5t­k |twn‰„stw‚j^]nTk §imzK¢wojkmtwzKn,kuz¼kmY[^³‚jt­ºIr}€K„kmtwzKn [ruzK©[¢w^s\ £ t¹kuY[zKo[k€Žn?h,zK©‰ilku€E„¢w^¸Â«£*^N£ t­¢w¢a‚[^´‰n[^Àt¹k[rm^Q„t°il^]¢­h ©I^s¢wz$£cĬu§?tU® ^K® u ' u ® \ „¬kuo‰€Ž¢w¢­ht­ktwi*IzEiuiltw©[¢w^kmz5[ruz$¥K^ kuY‰€$k*kmY‰^sru^a^sŸ?t°ilkui κ > 0 t­n‰‚[^sI^sn‰‚j^]nTkzK  ε ilo¡„}Y kmY¡€$k ε. i ε. . 0. . ε. ε. 0. kuε − u0 kH 1 (ΩR ) 6 p. κ. XY?o‰i]§AkuY[^-twn‰„t°‚j^]nEk´‰^s¢°‚¼[ruz$¥?tw‚j^Qi%€)´‰r}i|k5€Ž[[ruz¦Ÿjt­\€ŽkmtwzKn³zŽ  §1©[o[k

(88) n[zKk¥K^]rmhÀ[rm^Q„t°il^E®žn·zKr}‚j^srƒkuz Kz ©[ku€ŽtwnŒ\qzErm^

(89) [rm^Q„t°iltwzKnA§µ£/^q„s€KnŒo‰im^kuY[^q€KimhT\qjkuzŽkutw„5€Žn‰€K¢­hjimtwicukmY¡€$k%£*€Eic‰rmzE¡zTil^Q‚=t­n * C®Hk%„szKnTku€Kt­n¡i kmY‰^ƒ «zK¢w¢­z$£ twn[”5rm^Qilo[¢­k]® TU@ Æ?Ê ™ Æ  2*)7,  .( !  ? (0/  ?   #1 ! '  21 # !"$ ?# +-,. κ>0. ε. , ,. ln 1/ε ε. ε. . ,. kuε − u eε kH 1 (ΩR ) 6 κ ε1/2 .. 3  ,. U [® EÄ ½³^atw\q\5^Q‚jt°€$km^]¢­h-rm^]\5twn‰‚7kmY[^ƒ‚j^´¡n[t¹kut­zEn‰i*n[^]„s^]iuim€Krmh

(90)  «zKr €

(91) ”Kz?zj‚7„zE\q[rm^]Y[^sn¡iltwzKn7zK 0kmY‰^¨€K©¡z$¥E^ «zKru\o‰¢w€‰® TU@ Æ › ˜ ÈuÊ54 >  / ›K˜0 Ê / χ • žnÀkuY[^ru§^]ilkƒzK /kuY[t°i+ «‚jzKzjr „o[\q^]nEk €Žn‰χ‚ : Rt°ic→‚[^]R„ru^]€Eruil^tw «n[^s”¡r}i¨®¤½³kmz=^€ £ Ctw¢­¢ £  «rmo[t­kmn‰^ „kmtwzKn¼ilo¡„}YÀkuY‰€$k χ(r)§W€Ž=n‰‚=1€K «¢wzKimz r r 6 1/2 χ(r) = 0 χ (x) = χ(|x|/ε ) t­n¡i|ku^]€K‚zK  χ ® r > 1 χ χ TU@ Æ 0 / ›0»Ë Æ / ˜ 8 Æ #»Ë u •   − π u0 (0) −2π u0 (0) ε u eε (x) = (1 − χε1/2 (x)) u0 (x) + 2 v0 (x) + χε1/2 (x) V (x)1ΩR \Ω¯ iε (x) ln ε − λ0 ln ε − λ0 0. +. 0. ε 0. 0. ]^]`_"aBbced!f. ∞. ε δ. δ.

(92) G K u0. ru^ «^sr}i*kmz5kuY[^%t­n¡„t°‚j^snTk ´‰^]¢w‚)‚j^s´‰n[^]‚)€Ei¤kuY[^%o[n[t°vTo[^ƒ «o[n‰„kmtwzKn=iu€$kmt°il «hTtwn[”  u0 ∈ H 1 (ΩR )          ∆u0 + k 2 u0 = f. twn. zKn. •. #" ?#. ΩR \ {0}.   ∂ΩR \ ΓR u0 = 0        ∂ u0 ΓR ∂ n + T R u0 = 0. zEn. Æ > š[™Y8 Æ #UË v ½À^+‚j^s´‰n[^¨kmY‰^ƒ »€Žr´‰^]¢w‚)€Ki*kuY[^%o[n[t°vTo[^+imzK¢wojkmtwzKnzŽ  kmY[^%[ruzK©‰¢­^]\"©¡^]¢­z$£%® ¤Æ  ¸š 2*)7, +-,  .( ! 7U J    v ∈ H (Ω \ {0})     1   TU@. 0. . 0. . 1 loc. . R.   Ω \ {0} ∆v0 + k 2 v0 = 0  R      #" ∂Ω \ Γ    v0 = 0 R R         . ∂ v0 ∂n. + T R v0 = 0. #. ΓR. v0 − Y0 (kr) ∈ H 1 (ΩR ).. /hil^]‰€Žr}€$kut­zEn-zŽ ¥$€Žrutw€K©[¢­^Qis§jt­kt°i¡zTimimt­©‰¢­^¨kmz‰rmz$¥E^kmY¡€$k v €K‚[\5t­kui kmY[^%o[n‰twvTo[^+‚j^Q„zE\5IzEimt­kmtwzKn . 0. v0 = Y0 (k|x|) + L10 (v0 )J0 (k|x|) +. X. L1p (v0 )J|p| (k|x|)eipθ +. X. L0p (v0 )Y|p| (k|x|)eipθ. žnŒzKr}‚j^]rckuz±E^s^sÀn[zŽk}€$kut­zEn‰iƒ„zKn¡ilt°i|ku^snTka£ t­kmY * H§µ½À^qn[zKkm^ J = 1 €Žn‰‚ Y = γ + £ Y[^sru^ γ = 0, 57721 . . . t°ikmY‰^ N o[¢w^sr„zEn‰ilku€ŽnTkQ® -Æ ¸šj™GFPœ žnkuY[^+„s€Eil^¨£ Y[^]rm^ Ω twi*kuY[^+‚jt°il±7zK 1„s^snTkm^]r 0 €Žn‰‚ru€E‚jtwo‰i R §j£*^%Y‰€¦¥E^ |p|>1. . |p|>1. 0,0. 0,0. 2 π. 2 π. ln( k2 ). §. R. (1). v0 (x) = −iH0 (k|x|) = −iJ0 (k|x|) + Y0 (k|x|). •. L10 (v0 ) = 1/i. €Kn‰‚. L0p (v0 ) = L1p (v0 ) = 0 |p| > 0. Æ / Æ šj™Y8 Æ #»Ë V ½À^¸‚j^s´‰n[^³kmY‰twi) «o‰n‰„¬kut­zEn ¥?t°€ € ¢­^]\5\€,zŽ q^Ÿjt°i|ku^sn‰„s^¼€Žn‰‚ o[n[t°vTo[^sn[^Qimi]®“ ^]\5twn‰‚ kmY¡€$k ® {x(r, θ) ∈ R | r = εγ(θ) } ¤Æ   [¸ š 2*) 2   W .( ! 7  J    TU@. ε 0. Γε =. . 2. . J   . +-,. . 1 ΩN = {x(r,! θ)' , ∈ , R2  | r > γ(θ) } V0 ∈ Hloc (ΩN ) 1 l0 (V0 ) ∈ C   Ω ∆V0 = 0  N       V = 0 # ∂Ω 0 N  

(93)

(94)   2

(95)

(96) 1   J ln r) − l (V ) lim sup (r; θ) − (Y +

(97) = 0.

(98) V 0,0 0 0 0,0  r→+∞ 0 π θ∈[0,2π]. [ . $].  .

(99) Š.  

(100)    !"$#% ! &(' )!. ½À^+„]€Ž¢w¢µn[^]€Kr/´¡^s¢°‚-kuY[^ƒ «o[n‰„kmtwzKn. ®PHkt°i [ruz$¥K^Q‚7twn ­ˆ¦ µkmY‰€Žk. V0ε (x) = 41 V0 ( xε ) Z ∂V0ε = 1. Γε ∂n. X Y[twi+¢w€Ei|k%[ruzKI^srmk|hNt°i%t­nTku^sru^]ilkmtwn[”=€Žn‰‚³£*^Y‰€¦¥K^„}Y[zTil^]nŒkuY[^7\o‰¢¹kut­[¢wt°„s€$kut­¥E^5 »€K„¬kuzKr+©I^k|£*^s^]n V €Žn‰‚ ilzÀkmY‰€Žkt¹kt°iim€Žkmt°i|´‰^Q‚µ®·Hk£ tw¢­¢ ©I^)t­\qIzKrmku€KnEktwn·kuY[^ «zK¢w¢­z$£ twn[”Œkmz²±K^]^s·twn,\5twn‰‚ kmY‰^ ^Ÿj‰€ŽVn¡iltwzKnzŽ  V »€Žn¡‚zK  V Ä*t­nkuY[^%n[^stw”KY?©IzKruY[z?zj‚7zŽ 1twnj´‰n[t­k|hK®PHkt°i”Ktw¥K^]n©?h X V £ Y‰^sn r → +∞. ÂU[® * Ä 2 e , V ∈C V (r, θ) = (Y + J ln r) + l (V ) + π r XY[^%ilo[\ „zEnT¥E^sru”K^Qi¤twn H n[zKru\"zKn)€Žn?h-„szK\q‰€E„¬kil^skcilo „st­^]nTkm¢wh »€Žr€¦£€¦hq «rmzE\9kmY‰^%zKrut­”Et­n0® -Æ ¸šjG™ FPœ žnkuY[^+„s€Eil^¨£ Y[^]rm^ Ω twi*kuY[^+‚jt°il±-zŽ P„^snTku^sr 0 €Žn‰‚r}€K‚jtwo‰i ε §[£/^ƒY‰€¦¥E^. ε 0. 0. ε 0. 0. 0. 1 0. 0,0. 0,0. 0. |p|>1. 0,p ipθ |p|. 0,p. 1. i ε. V0ε (x) =. •. |x| 1 ln 1ΩR \Ωiε . 2π ε. Æ › Ê / —]˜]š / ˜ λ ½À^%n[z$£ ‚j^´‰n‰^ƒkmY[^+„szKn‰ilku€KnEk twn?¥KzK¢w¥K^Q‚7twnkmY[^%\€$k}„}Y[^]‚^Ÿj‰€Kn‰imt­zEn TU@. 0. . λ0 =.  π1 l0 (V0 ) − L10 (v0 ) . 2. -Æ ¸šj™GFPœ žnkuY[^+„s€Eil^¨£ Y[^]rm^ Ω twi*kuY[^+‚jt°il±-zŽ P„^snTku^sr 0 €Žn‰‚r}€K‚jtwo‰i ε §[£/^ƒY‰€¦¥E^ i ε. λ0 = γ + i. π k − ln 2 2. ½³^twnT¥?t­km^kmY[^

(101) rm^Q€K‚j^]r kmzo[n‰‚j^]ruilku€Kn‰‚ «zKru\√o[¢°€NÂCj® ŽÄ £ t­kmY=kuY[^+ «zE¢­¢wz$£ twn[”7IzKtwnEk¨zŽ P¥?t­^]£%®c¯‰€Kr «ruzK\ kmY‰^ im\q€K¢­¢µzE©‰ilku€K„s¢­^E§j\qzKru^¨‰rm^Q„t°il^]¢­hq «zEr |x| > ε §jkmY[^+imzK¢wojkut­zEnzK  kuY[^%^Ÿ[€K„k [rmzE©[¢w^s\&iu€$kutwil´‰^]i /¢wzEim^akuz5kmY[^+im\€Ž¢w¢µzK©‰ilku€E„¢w^K§? «zKr. uε (x) ' u0 (x) + |x| <. √. ε/2. − π2 u0 (0) v0 (x). ln ε − λ0. §?kmY‰^+ilzE¢­ojkut­zEnzK AkuY[^%^Ÿ[€K„k [rmzE©[¢w^s\&iu€$kutwil´‰^]i. uε (x) '. −2π u0 (0) ε V (x) ln ε − λ0 0. žzŽn¼  ku‰Y[€K^)rlkuiltw\„so[€Ž¢w€K¢w¢*r]§ zK©‰£/il^ku€EzE„©j¢w^Kku€K®Œt­n¸½³€K^n²£ ^t­Ÿj¢w¢/[¢wo¡tw„sil^t¹k¢w^s€ŽŸjkm^][r+rm^QkmimY‰imtwtwi5zKn³twnjzŽ « zKrukm\Y[^-€$km©¡twzK^]n¼Y‰€¦tw¥?n·t­zEzEr%ru‚[zŽ^s r+kmY[kuzÀ^„}ilzEY[¢­z?ojzTkuilt­^-zEn²€ÀzKiln²\km€KY‰¢­¢w^7^srq©¡zEil¡o[€Kn‰„‚[^-€KrmzŽh   A€K”Kr}€Žn[”E^c\

(102) o[¢¹kut­‰¢­tw^sr}i* «zKrkuY[^+¿ctwrutw„}Y[¢w^kc„szKn‰‚[t¹kut­zEnzEn Γ ® £ Y[zE½³¢­^+^‚j´‰zEn‰\€K€Ž¢­¢wtwhqn rmΩ^Q„s€K®y¢­¢IH€Žkn[t°zKi kmIY[zE^]iur/il€Ktw©[im¢wh?^ƒ\qkmjzkmzEzK©jkmt°ku„ €Kt­^]n)ilkm€tw\il€$Y¡km€Ž^Eru®P¡X^]r Y[^]^cilrukm^]tw\qimo[€Ž¢­kmk/^+zŽ€¦ A£X€¦Y‰h5^szK «rmruzE^s\"\9kmjY‰®wˆc^%t°zKi*©‰€Žilnku€E^]„il¢wkm^ tw\Ω€$ku®¤^cXtwn7Y[t°kmi Y‰tw^i kmY‰^+ilo[©[{|^]„¬kzK AkuY[^ƒ «zK¢w¢­z$£ twn[”5kmY‰^szKru^s\)® TU@ Æ?Ê ™ Æ  2*) 2  ' , ,  1 #    ,    , #   +-,   ,    .( ! 7 + ( # /    . ε. i ε. R.  /  [  #". Ω0. % ΩJ0 ⊂[ Ω R/B ? ( Q #1. .  ' , , ". ε. ε. kuε − u eε kH 1 (Ω0 ) 6 κ ε.. ]^]`_"aBbced!f. Ω0 ∩ Ωiε = ∅. . κ.

(103) ˆ]. G. . #" ?#. 

(104)  % 

(105)   %  . Hkt°in[z$£ IzEiuiltw©[¢w^¨kmz\€Ž±E^ƒ€qimt­\q[¢w^%ru^s\€Žru±©‰€Kim^]‚zKnkmY‰^%rm^Qilo[¢­kuizK AkuY[^%[ru^s¥?t­zEo‰i im^]„¬kut­zEn0§ pε = [. ∂e uε −2πu0 (0) ∂V0ε ∂uε ]|Γε ' [ ]|Γε = ∂n ∂n ln ε − λ0 ∂n. |Γε ,. U [® ’?Ä ©ThÀkmY‰^. imt­n‰„s^ χ = 1 zKn Γ )® XYTo¡i%£/^7‚[^]„t°‚j^kuz=rm^][¢°€K„^qkuY[^-im‰€K„s^zŽ  A€K”Kr}€Žn[”E^

(106) \

(107) o[¢¹kut­‰¢­tw^sr}i Q im\q€K¢­¢w^srim‰€E„^ Q ‚j^s´‰[n ^Q‚-©?h ilo¡„}Y-kuY‰€$k q˘ ∈ C } ⊂ Q = H (Γ ). ∂V Q = { q = q˘ ∂n XY[t°iPn[^]£,im‰€K„s^Y‰€KiP‚jtw\q^sn‰imtwzKnqzKn[^E§Eimz¨kmY‰€Žkyt¹kyt°iPIzEiuiltw©[¢w^kmz%t°‚j^snTkmt­ «h q = q˘ £ t¹kuY q˘®1f?z%£*^ ‚j^sn‰zŽkm^ kmY‰^n[zErm\ zŽ y€Žn=^]¢­^]\q^snTkczŽ  [ruzK©[§W¢w^s€Ž\n‰‚£*kuY[^5t°€Kirmn[^5zEtwrmnE\ ku^sru£ ^]t­il¢wkm¢A^Q©I‚N^

(108) twnŒ‚[^t°´‰i¨n[km^QY[‚)^]nÀ©?h ru^|q| «zErm=\

(109) o[|˘q¢w€Ž| kmtC^Q® ^K‚=®t­kmnŒY‰km^Y[\q^5zj «zE‚j¢­o[¢wz$¢wo‰£ it­n‰zK”   |q|€Eia€„zE\5‰¢­^sŸNnTo‰\©I^srQ®

(110) XY[^5Q q˘ \€Žn[n‰^sr imo‰„}YkmY‰€Žk  ¯t­n¡‚ (u , p ) ∈ V × Q      ÂU[® ‹EÄ ∀v ∈ V, a(u , v) + b (v, p ) = hf, vi ε 1/2. ε. ex. ap. ε 0. ap. −1/2. ex. ε. ∂V0ε ∂n. ap. ε. ε. ε.     . ap. ε. ε. V,V 0. bε (uε , q) = 0 ∀q ∈ Qap .. XY[t°ic‰rmzE©[¢­^]\ ´[kuiat­nŒkmY[^5il^sklkut­n[”zŽ PkuY[^

(111) €Kn‰€Ž¢whjilt°izK ¤¯*® *ru^sÁsÁ]t€Kn‰‚Nb¼® ¯[zErlkut­nŒt­n ­ˆ H®¨½À^5£ t­¢w¢1„s€Ž¢w¢t¹k%€ imt­\q[¢wt¹´¡^]‚[ruzK©[¢w^s\)®1žn=€K‚[‚jt­kmtwzKn£*^+„zKn¡ilt°‚j^sr*kuY[^ƒ «zK¢w¢­z$£ twn[”5n[zŽk}€$kut­zEn‰i ^sk ˘b (v) = b (v, ∂V ) ∀v ∈ V. Z = {v ∈ V | b (v, q) = 0 , ∀q ∈ Q } ∂n _zKkm^+twnN‰€Krlkutw„so[¢°€Žr kuY‰€$k b (v, q) = ˘b (v) q˘®XY[^

(112) ¢­twn[^Q€Žr  «zErm\ ˘b t°icimzK\q^+±?twn‰‚)zŽ ¤€¦¥E^sr}€Ž”Et­n[”5zKI^sr}€$kuzKrQ® žn‰‚j^]^]‚À£ Y[^snÀkmY‰^5zE©‰ilku€K„s¢­^

(113) twi%€‚jt°il±W§ Γ t°iƒ€„st­r}„¢w^5zŽ /„s^snTkm^]rƒ)€Kn‰‚Nr}€K‚jtwo‰i ε §0€Žn‰‚À£*^

(114) Y‰€¦¥E^ ˘b (v) = R ½³^ v(ε, £ t­¢w¢‰θ)dθ [ruz$¥K® ^*kuY[^^Ÿjt°i|ku^sn‰„s^€Žn‰‚qo‰n[twvTo[^]n[^]iuiPzK IkuY[^cimzK¢wojkmtwzKnqzK ¡kuY[^cimt­\q[¢wt¹´¡^]‚q[ruzK©[¢w^s\ ÂU[® ‹ŽÄ®1Hk¤twi ´‰r}i|kn[^Q„^]iuiu€Žruh

(115) kuz5imY[z$£ÌkuY‰€$k€Kn-twnj  Himo[)„zEn‰‚jt­kmtwzKn-t°iim€Žkmt°i|´¡^]‚7©?h a ®Pb=zKru^sz$¥E^sr¤kmY[t°it­n[  Himo[„szKn‰‚[t¹kut­zEn Y‰€Ei*kmzq©¡^%o‰n[t¹ «zErm\ £ t¹kuY)rm^QilI^]„k*kuz ε  «zKrkuY[^%[ruzK©[¢w^s\"kmz©I^+i|k}€Ž©[¢w^K® ¤Æ  ·š .( 2! )  : [  /B ? ( Q #1  ' ". ε. . ε. ap. ε. . ε. ε 0. ε. ε. ε. ε. ε. 1 2π. 2π 0. +-,. α0 > 0. , ,. ε. inf sup. |a(u, v)| > α0 . kukV kvkV. ™ Ê0Ê?> œ x¤rmzj„^]^]‚³©?hÀ„szKnTkmr}€K‚jt°„¬kut­zEn0§Aimo[[IzEim^qkmY[^]rm^-^Ÿjtwilkui€=il^QvEo‰^sn‰„s^ ε → 0 § €Žn¡‚³€Kn[zŽkuY[^sr (u ) imo‰„}Y-kuY‰€$k  «zEr€Žn?h n § ^k sup a(u , v) → 0 u ∈ Z , ku k = 1, kvk f?twn‰„^ (u €Ž)n‰t°‚ ic©Ii|kuzKrmo[zEn¡n[‚j”K^]¢wh¼‚)„twn zKn?H¥E^sru(Ω”Ktwn[”=) §It­n£*^„s€Kn=^Ÿ?kmkmr}z$€K£„k €Žr} «rm‚µzE§P\ im€¦(uhE§ )®¼€7Xilo‰€Ž±E©‰^ il^QvTo[^sn‰„s^+£*^]€Ž±?¢wh„szKn?¥K^]rm”Et­n[”qtwn H (Ω ) i]® k w = 0 zEn€5n[^]t­”EYT©IzKruY[z?zj‚-LzK (Ω0 })®)XY[^snA§A «zEr n uim!o 7„tw^snTku¢­vh³∈¢w€KrmH”E^K§ (Ωv ∈ \Z {0})®¯‰=rmzE\“{wkmY‰∈^ H (Ω ) £*^]€Ž±)„zEn?¥K^sru”K^]n‰„^E§j£/^

(116) zK©jk}€Žtwn v) = 0 ®af?twn‰„^ v t°ic„}Y[zTil^]nN€Žru©[t¹kuru€Krmtw¢wh-twn H (Ω* \ {0}) §‰o¡il^kmY[^  »€K„kqkmY‰€Žk5kuY[t°i7il¡€K„^t°i‚j^sn‰im^)a(u, t­n »imt­\q[¢w^)rm^Qilo‰¢¹kqkmY¡€$ktwi€¦¥$€Kt­¢°€Ž©[¢w^t­n ÃÄkuz²im^s^kmY¡€$kkmY‰^ [¶ru^]^s¢­¥?\qtwzKY[o‰zEi

(117) ¢¹kuÁ%^]vT^]o‰vT€Ko‰¢­€Žt­k|kmh²twzKY[nzKkm¢°Y‰‚[€Žik  «zKrq€Žn?h ® \ vHi∈€q(ΩH„zKn¡)(Ωil^QvEo‰)^s§¤n‰£ „sY[^K§tw„}Y t­\q[¢wtw^]iq€K„]„zKr}‚jtwn[®y”=¯kutwzNn‰€Žkm¢wY‰¢­hE^§ £*^s¢w¢*¡zTil^Q‚jn[^]iui

(118) zŽ  u=0 ku k → 0 u∈Z ε v∈Z ε. . n. εn. n. 1. 1. n. 1. n. n V. R. 2. R. v∈Z εn. V. n→+∞. n. 1 00. R. R. 1. 1 00. R 1. n. n→+∞. R. εn. R. R. n L2 (ΩR ). k∇un k2L2 (ΩR ) 6 k∇un k2L2 (ΩR ) + <e{. Z. ΓR. n→+∞. un TR un } = a(un , un ) + k 2 kun k2L2 (ΩR ) .. $].  .

(119) ˆEˆ.  

(120)    !"$#% ! &(' )!. ?f twn‰„^ a(u , u ) → 0 §jkuY[twi¢­^Q€K‚[ikuz ku k ®*XY[t°i„zEnEkuru€E‚jt°„¬kuizEo[r twn[t¹kutw€K¢ €Eimimo[\qjkmtwzKnA§ → 0 imz

(121) kuY[^%ru^]imo[¢¹k zK  kuY[^%¢­^]\q\q€5t°i[ruz$¥K^]‚0® žn¸€K‚‰‚jt¹kut­zEn¼£/^7€K¢wimz=Y‰€¦¥E^qkmzN[ruz$¥K^5kuY‰€$k

(122) €Kn¼žnj  |f?o[·„szKn‰‚jt­kmtwzKn²t°iiu€$kutwil´‰^]‚²©?h b ®=¯[zEri|k}€Ž©[tw¢wt¹k|h iu€Ž±K^E§TkmY[t°i„zEn‰‚jt­kmtwzKnY‰€Kic€Ž¢°ilz

(123) kmzq©I^%o[n[t­ «zKru\5¢whiu€$kutwil´‰^Q‚-£ t­kmY)ru^]im¡^Q„¬kkmz ε ® ¤Æ+-,  ·š .( 2! )) 1 [  /B ? ( Q #1 ! ' , , ". n. n. n H 1 (ΩR ). n→+∞. n→+∞. ε. β0 > 0. ε. sup. |bε (v, q)| > β0 |q| kvkV. ™ Ê0Ê?> œ Hkt°iilo „st­^]nTk kmz„zEn‰ilt°‚j^]r€5´[Ÿj^]‚ «o[n‰„kmtwzKn zŽ kmY‰^¨zErmtw”Ktwn0®PXY?o‰i]§?kmY[^]rm^%Y[zE¢w‚‰i v∈V. . sup. ∀q ∈ Q.. u ∈ C ∞ (ΩR ). k}€Ž±?twn[”5kmY[^+¥$€K¢­o[^ 1 zKn=€5n[^]t­”EYT©IzKruY[z?zj‚. |q| |bε (v, q)| > kvkV kukV. f?twn‰„^ u t°i*´[Ÿj^]‚)€Kn‚jz?^Qin[zŽkc‚j^]¡^]n‰‚zKn ε §?kmY[t°i [ruz$¥?tw‚[^]i/kmY[^+‚[^]imt­ru^]‚rm^Qilo‰¢¹kQ® v∈V. ¯t­n¡€Ž¢w¢­hE§0£/^qn[^]^]‚Œkmz)[ruz$¥K^5„zKnTkut­n?o[t­k|h=[ruzKI^srmkmtw^]i]§µo[n[t­ «zKru\“£ t¹kuY²rm^QilI^]„kakuz ε ®

(124) kmY[t°iƒ£ tw¢­¢y€K¢­¢wz$£ o‰i¨kuz €Ž‰[¢­h„¢°€Kiuilt°„s€K¢Iru^]imo[¢­kuizK ^sŸ?t°ilkm^sn¡„^%€Žn‰‚o[n[t°vTo[^sn‰^]iui «zKriu€K‚[‚[¢­^ CIzKtwnTk‰rmzE©[¢­^]\is® ¤Æ  ·š .( 2! ) O ? (0/  ?   #1 ! ' . +-,. κ>0. , ,. ε. (i) (ii). |a(u, v)| 6 κkukV kvkV p |bε (v, q)| 6 κ ln 1/ε kvkV |q|. ∀u, v ∈ V, ∀(v, q) ∈ V × Qap .. ™ Ê0Ê?> œ ^ko‰i7„szKn‰„s^snTkmr}€$ku^zEn (ii)\ ® `ailtwn[”¼„o[kHzŽº ku^]„}Y[n[t°vTo[^K§/t¹k7t°i imo!7ž„n[tw^Q^svEnTo¡k/€Žku¢wz

(125) t¹k|h‰rm(i)z$¥E^ €Kkm©¡Y[zEt°i*oj[k ruazKIt°^si5rmk|kmhrut­ «¥?zEt°r€Ž¢Cv® ∈AD(Ω ®y`ailtwn[” 0^s\q\€ ®­ˆ¨twn7kmY‰^¨€K[¡^]n‰‚jt­Ÿµ§T£*^¨±Tn‰z$£ kmY‰€Žk kmY‰^sru^¨^sŸjtwilkui κ > 0 t­n‰‚[^sI^sn‰‚j^]nTkczŽ  ε ilo¡„}YkuY‰€$k ) . R.

(126) Z

(127)

(128). b=zErm^]z$¥K^srQ§

(129) Z

(130) |v(εγ(θ), θ)| =

(131). Y[^]n‰„^ Z. Γε. εγ(θ) R. 2π 0. |v(εγ(θ), θ)|dθ. 6. Z 2π ∂V0ε

(132)

(133) v

(134) 6 κ |v(εγ(θ), θ)| dθ. ∂n θ=0

(135)  Z R dr 1/2  Z R ∂v 1/2 ∂v

(136) ; (r, θ) dr

(137) 6 | |2 rdr ∂r εγ(θ) r εγ(θ) ∂r Z. 2π 0. Z. R εγ(θ). 1/2  1 drdθ r. p 6 κ ln 1/ε kvkH 1 (ΩR ) ,. Z. 2π 0. Z. R εγ(θ). |. 1/2 ∂v 2 | rdrdθ ∂r. £ Y[t°„}Yh?tw^s¢°‚[i (ii) ® ½Ìt­kmY 0^]\5\€Eiƒ[® * § j® ’€Kn‰‚²j® ‹?§0£*^5„]€Žn²€Ž[[¢whNXY[^]zKru^s\¾ˆK®wˆml¬®wˆqzŽ  ­ˆ y£ Y‰tw„}Y³[ruz$¥Tt°‚j^Qic^sŸ?t°ilkm^sn¡„^K§ o[n[t°vTo[^sn‰^]iui€Žn¡‚¼i|k}€Ž©[tw¢­t­k|h³zŽ kmY[^ilzE¢­o[kmtwzKn¼zŽ  [ruzK©‰¢­^]\ ÂCj® ‹ŽÄ¬®ŒXY‰twi

(138) „s€Žn¼©I^7£ rut¹kmkm^]n¸t­n¸kmY[^ «zE¢­¢wz$£ twn[” \€Žn[n‰^srQ§ . ]^]`_"aBbced!f.

(139) ˆQ. G. ¯‰zKr€KnTh. f ∈V0. §jkmY‰^sru^¨^sŸjtwilkui €qo[n‰twvTo[^%„zEo[[¢w^. a(uε , v) + bε (v, pε ) = hf, viV,V 0. (uε , pε ) ∈ V × Qap. #" ?#. ilo‰„}YkmY¡€$k]§. ∀v ∈ V,. bε (uε , q) = 0 ∀q ∈ Qap .. b=zErm^]z$¥K^sr/kmY‰^ƒ «zK¢w¢­z$£ twn[”5^]ilkmtw\q€Žkm^Qi%«o[n[t­ «zKru\&£ t­kmY)ru^]im¡^Q„¬kkmz εÄ/Y[zE¢w‚ ^k |p | 6 (1 + )kf k . ku k 6 kf k Hk-t°i-IzEiuimt­©[¢w^)kmz·[rmz$¥?t°‚j^N€Žn €Eilh?\qjkuzŽkmt°„N€Kn‰€Ž¢whjilt°i5 «zKr u §cimtw\5tw¢°€Žrkuz¼kmY[^ŒzKn[^= «zEr u § t­nÌzEru‚[^srkuz ‚j^skm^sru\qt­n‰^%t¹k}i©¡^]Y‰€¦¥?t­zEr*£ Y‰^sn ε ”E^kui¥E^sruh7il\€K¢­¢C® TU@ Æ?Ê ™ Æ  2*)):  .( !  ? (0/  ?   #1 ! '  21 # !"$ ?# ε. 1 α0. V. ε. V0. kak α0. 1 β0. V0. ε. +-,. κ>0. , ,. ε. ε. ,. ε. ke uε − uε kH 1 (ΩR ) 6 κ ε1/2 .. X„zEY[n‰t°ili-kmruruo‰^]„¬imkuo[t­¢­zEk-nt°izŽ µimkmt­\qY‰^atw¢w\€Kr7€$k}ku„}z Y[^]X‚7Y[^^]ŸjzK‰ru^s€Ž\ n¡iltw[zK®­nˆÀzK€Ž  n‰‚̧Tt­kmkuY‰i^a[n[ru^Qz?€ŽzŽr¤ ƒ´‰ «zK^s¢w¢°¢­‚z$£Y‰€Ei7iykmkuY[z^³©Iim^¨€K\q„}Y‰^N€Kru¢­€Etwn[„¬ku^Q^sisru® t­Á]^]¶‚qz$£*€Kiy^s¥KkmY[^]r]^ƒ§/il «zEzK¢­ro[kmkmtwzKY‰n ^ zŽ *€-imt­\q[¢wt¹´¡^]‚N‰rmzE©[¢­^]\)®+XY[^szErm^]\[® * hTtw^s¢°u‚[iakmY¡€$k¨kmY[^

(140) ´‰r}i|k¨km^]rm\iazŽ ykuY[^

(141) \€Žku„}Y[^Q‚N^Ÿj‰€Kn‰imt­zEnNzŽ  u Y[„zEtw”Kt­n¡Y[„^]t°rc‚j^ƒku^s£ ru\t¹kuiuY-Ä® kuY[\ ^ƒn[´‰^sr}£%i|k§µkmX^]Y[rm\^]zKi*ru^szŽ\“  kmY[j^%® * ^s‰Ÿjrm‰z$€Ž¥?n‰t°‚jimtw^]zKian-€7zK ”K¢wuzK©¡€ŽÂ»©[¢Aoj^Qk i|kukmt­\Y‰^]€Žimkm^a^)k|£*«zKz5n ^ΩŸj‰€ŽÄn¡©[ilo[twzKk¨n‰t­ik¨‚jt°iazq¡n[zTzKimkim„t­©‰zK¢­tw^n‰„skmtwz‚j^¨¢­z? «zKzE± r  «zKrimzK\q^ƒ¢wz?„]€Ž¢µ^Qi|kut­\€$ku^%€¦£*€¦hq «ruzK\9kuY[^%zK©¡i|k}€K„¢w^K®P¶c^sru^¨t°i€5ru^]imo[¢¹kimt­\qtw¢w€KrkmzXY[^]zKru^s\ [® ?® TU@ Æ?Ê ™ Æ  2*)1  ' , ,  1 #    ,    , #   +-,   ,    .( ! 7 + ( # /    . ε. ε. ε. R.  /  [  #". Ω0. % ΩJ0 ⊂[ Ω R/B ? ( Q #1. .  ' , , ". ε. Ω0 ∩ Ωiε = ∅. ε. . κ. . kuε − u eε kH 1 (Ω0 ) 6 κ ε..  A/*  /% #+ #+!  As))  #+2 ½³£ tw^a¢­¢I£ rm^stw «¢­¢W^sr/€Ž‰kmz%[¢­kuhY[^ƒilkui|€Kkun‰^s‚[7€ŽzKr}‚q µkm´‰Y[n‰^at¹ku\5^a^Q^]il¢­YA^]\5§?€K^]n‰nT‚k*€Ž£ ‰tw¢­[¢¡rmkmz¦^]Ÿjn‰tw‚q\ku€$z

(142) kmtwzK[nq® /kuzzEn‰xyilrut°zK‚j©‰^]¢­r ^]\ÂCj® ‹ŽÄ¬®P§?žiln-zE\qkmY[^^akmrurmt°^Q€Ži|n[k*”EzŽo[ 0¢wku€ŽY[kmtwt°zKi¤n‰€KzK¡  ^]r h® XY[t°i1kmrut°€Žn[”Eo[¢w€ŽkmtwzKnq„s€Kn

(143) ©I^c„zE\q¡zTil^Q‚zK ¡kurmt°€Žn[”E¢­^Qi1zKryvTo‰€E‚jru€Kn[”K¢w^]i](T® ¯‰zK)ry€KnTh h §Kku€Ž±E^ (K, Σ , P ) Ω €³„zK¢w¢w^]„¬kut­zEn·zK ´‰n[t­km^)^s¢w^s\q^]nEk}iqzŽ czEru‚[^sr q €Kiuimz?„stw€Žkm^Q‚¼£ t¹kuY T ® A^k V = {u ∈ C (Ω ) | u ∈ ®½³^5‚[ku^sY[n[^zKkm€K^ iuilIzj„t°km€$Y‰ku^5^]‚ƒn?©‰o[€E\

(144) il©¡t°i^]zŽrƒ ‰zŽim *Y‰€Ž‚[I^s”K^/ru «^so[^Qn‰ic„¬zKkut­ yzE «n‰rui^s^] ‚[zK\)t°i§ €E(aimimzj)„t°€$ku^]‚¨kmkuz Y[^]im^Ä®‚j¯‰^szK”ErPrm^]€Ž^]n?iah zŽ y «ru^s^Q‚jzK§Ž\)‚j^]§0n[€KzŽn‰ku‚ ^ P } (ϕ ) §‰kmY[^\q€ŽŸjt­\€Ž¢Aru€E‚jt­o¡izŽ y„twru„s¢­^Qi „zEnEk}€Žtwn[^]‚twn K §‰ϕ€Kn‰‚)‚j^sn‰zŽkm^ h = ‚jatw€K\ (K) ®*½³K^‚j∈^´¡Tn[^ ρ(h) = ρ min ®T ρ €Žn‰‚ h = max h ® ½³^£ tw¢w¢ \€Ž±E^ƒkmY[^ «zK¢w¢­z$£ twn[”-€Eimimo[\qjkut­zEnzEn=kmY‰^%kmrutw€Kn[”Ko‰¢w€ŽkmtwzKn V , œ XY[^sru^ƒ^Ÿjt°i|k}i σ , σ > 0 imo‰„}Y-kuY‰€$k  «zEr€Žn?h h > 0, σ < ρ(h) < σ ® ½³^³iu€¦h·kuY‰€$kkmY[^Àkmrut°€Žn[”Eo[¢w€ŽkmtwzKn T twiru^s”Eo[¢w€Kr]® XY[twi\q^]€Kn‰i7kuY‰€$kt¹k=‚jz?^]in[hzKk„zEnTku€Žtwn €KnTh,\q^]imY ru^´‰n[^]\q^snTk]§WtwnN‰€Žrmkmt°„o‰¢w€Krcn[zKk¨twn=kmY‰^

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