是的,这是标准的Aubin-Nitsche(或对偶性)技巧。这个想法是利用事实L2 是它自己的双重空间来写 L2-norm作为运算符规范
∥u∥L2=supϕ∈L2∖{0}(u,ϕ)∥ϕ∥L2.
因此,我们必须估计
(u−uh,ϕ) 对于任意
ϕ∈L2。为此,我们“提起”
u−uh 至
H10 首先考虑任意
ϕ∈L2 解决方案
wϕ∈H10 对偶问题
(∇wϕ,∇v)=(ϕ,v)for all v∈H10.(1)
使用泊松方程的标准正则性,我们知道
∥wϕ∥H2≤C∥ϕ∥L2.
插入 v=u−uh∈H10 在 (1) 并对任何有限元(在您的情况下为分段线性)函数使用Galerkin正交性 wh 得出估计
(ϕ,u−uh)=(∇wϕ,∇(u−uh))=(∇wϕ−∇wh,∇(u−uh))≤C∥u−uh∥H1∥wϕ−wh∥H1.
因为这适用于所有人
wh,如果我们对所有分段线性进行最小化,则不等式仍然成立
wh。因此,我们获得
∥u−uh∥L2=supϕ∈L2∖{0}(u−uh,ϕ)∥ϕ∥L2≤C∥u−uh∥H1supϕ∈L2∖{0}infwh∥wϕ−wh∥H1∥ϕ∥L2.(2)
这就是
Aubin-Nitsche-Lemma。
下一步是将标准误差估计用于Poisson方程解的最佳有限元逼近。以来u 只在 H1,我们没有比这更好的估计
∥u−uh∥H1≤infvh∥u−vh∥H1≤c∥u∥H1≤C∥f∥H−1.(3)
但幸运的是,我们可以利用以下事实
wϕ 右手边有较高的规律性
ϕ∈L2 代替
H−1。在这种情况下,我们有
infwh∥wϕ−wh∥H1≤ch∥wϕ∥H2≤Ch∥ϕ∥L2(4)
插入
(3) 和
(4) 进入
(2) 现在得出所需的估计值。
(请注意,标准估算要求多项式 k 有限元近似和Sobolev指数 m 真正的解决方案满足 m<k+1,因此该参数不适用于分段常量(k=0)近似值。我们也用过u−uh∈H10-即我们有一个符合的近似-对于分段常数不是正确的。)
由于您要求参考:您可以找到一条语句(即使对于负Sobolev空间也是如此) H−s 代替 L2)中的定理5.8.3(与定理5.4.8一起)
苏珊C.布伦纳和L.李奇微斯科特,MR 2373954 的有限元方法的数学理论,文本应用数学 ISBN:978-0-387-75933-3。