미분연산자와 심볼
📂편미분방정식미분연산자와 심볼
정의
자연수 m∈N에 대해서 미분 연산자differential operator란, 다음과 같은 맵 P를 의미한다.
P=∣α∣≤m∑aα(x)Dα,x=(x1,…,xn)
이때 α=(α1,…,αn)는 멀티인덱스이다. Dα는 다음과 같다.
Dα:=∂x1α1⋯∂xnαn∂∣α∣=(∂x1∂)α1(∂x2∂)α2⋯(∂xn∂)αn=∂x1α1⋯∂xnαn
설명
P는 적당한 함수공간 X, Y사이의 사상이다. 물론 X의 원소들은 적어도 한 번 미분가능해야할 것이다.
P:X→Y
심볼
(1)의 D를 변수 ξ=(ξ1,…,ξn)으로 치환하여 얻는 다항식 p를 P의 토탈 심볼total symbol이라 하다.
p(x,ξ)=∣α∣≤m∑aα(x)ξα,ξα=ξ1α…ξnα
또한 다음의 다항식 σ(x,ξ)를 P의 프린시플 심볼principal symbol이라 한다.
σ(x,ξ)=∣α∣=m∑aα(x)ξα
설명
토탈 심볼 p는 정의에 의해 (2)를 만족시키는데, 반대로 (2)를 만족하는 다항식 p를 P의 토탈 심볼이라 정의해도 된다.
푸리에 변환과의 관계
푸리에변환의 성질에 의해 다음이 성립한다.
F[Df](ξ)=iξFf(ξ)⟹Df(x)=F−1[iξFf(ξ)](x)
따라서 다음을 얻는다.
Pf(x)=F−1[p(⋅,iξ)f^(ξ)](x)=(2π)n1∫Rnp(x,iξ)f^(ξ)eix⋅ξdξ