wykładowca: Piotr Rybka

miejsce: sala 5840, czas: środy, 8:30 -- 10:00. Uwaga 1: to jest nowa sala
Uwaga 2: od 11.03 spotykamy się na kanale meet.google.com/wya-qbdk-vdw

26.02. Wprowadzenie, funkcjonały Rudina-Oshera-Fatemiego i Mumforda-Shaha oraz kłopoty z nimi związane. Przykłady działania.
04.03. Brak dolnej półciągłości miary Hausdorffa względem zbieżności zbiorów w metryce Haudorffa. Przykład: istnienie punktów minimalnych jednowymiarowego funkcjonału \(E_{MS}\), wg [D].
11.03 Dokończenie przykładu, prosty przykład dwuwymiarowy. Zupełność metryki Hausdorffa w zbiorze podzbiorów względnie domkniętych \(\Omega\). Odręczne notatki do wykładu oraz skan fragmentów książki [D]

18.03 Dokończenie dowodu zupełności metryki Hausdorffa. Definicja przestrzeni \(BV(\Omega)\). Odręczne notatki do wykładu oraz skan fragmentów książki [AFP].
Komentarze do notatek: lemat 6 to lemat 13 ze str 17 w [D]; w dalszym ciągu objaśniam dowód stw 6, str 244 w [D].
Przeskakuję do nowego tematu i definiuję przestrzeń BV funkcji o wahaniu ograniczonym.

25.03 Właściwości przestrzeni BV, przykłady; dolna półciągłość \( |Du|(\Omega)\). Odręczne notatki do wykładu oraz skan fragmentów książki [AFP].
Komentarze do notatek: Dodatkowym źródłem jest [R], jego wadą jest szczupłość dowodów. Definicja i w wzór (3.2) z [AFP] nie tłumaczą nazwy przestrzeni, po to wykazuję stw. 3.6. z [AFP]
Zadanie 1. Załóżmy, że \(u\in BV(\Omega)\) i \([Du]_s =0 \). Wykazać, że \(u\in W^{1,1}(\Omega)\).

01.04. Ciąg dalszy właściwości BV (przybliżanie f. gładkimi, tw. o zanurzaniu i zwartości kuli). Warunki dostateczne dolnej półciągłości \(\mathcal{H}^d\). Odręczne notatki do wykładu oraz skan fragmentów książki [D].
Zadanie 2. Załóżmy, że \(u_k \rightharpoonup u\) w \(L^p,\ p\in (1,\infty)\). Wykazać, że \(\liminf_{k\to \infty} \| u_k\|_{L^p} \ge \| u \|_{L^p}\).

08.04 Zgodnie z zarządzeniem dziekana tego dnia zajęcia odbywają się według planu piątkowego, a zatem spotykamy się po świętach.

15.04 Twierdzenie o dolnej półciągłości \(\mathcal{H}^d\). Odręczne notatki do wykładu oraz skan fragmentów książki [D]

22.04 Wniosek z tw. o dolnej półciągłości \(\mathcal{H}^d\), tj. przypadek szczególny \(\mathcal{H}^1\). Wzór na całkowanie po włóknach. Odręczne notatki do wykładu oraz skan fragmentów książki [EG]

29.04. Dokończenie dowodu wzoru na całkowanie po włóknach. Aproksymatywne granice, ciągłość i skok funkcji. Dowód faktu, iż zbiory osobliwy i skoków są borelowskie. Odręczne notatki do wykładu oraz skan fragmentów książki [AFP].
Zadanie 3. Załóżmy, że \(E \subset \mathbb{R}^N\) jest ograniczony i ma obwód skończony. Kładziemy, \(u = \chi_E\). Wykazać, że \(J_u \subset E^{1/2}\), gdzie \(E^{1/2}\) jest zbiorem punktów \(\mathbb{R}^N\), w których \(E\) ma gęstość 1/2.

06.05. Zofia Grochulska, różniczkowalność prawie wszędzie funkcji monotonicznych. Szczegóły rachunkowe przykładu (a) z poprzedniego wykładu. Zastosowanie metody bezpośredniej rachunku wariacyjnego do dowodu istnienia punktów minimalnych funkcjonału Mumforda-Shaha, Odręczne notatki do wykładu oraz skan fragmentów książki [D].

13.05 Ciąg dalszy zastosowania metody bezpośredniej o dowodu istnienia punktów minimalnych funkcjonału Mumforda-Shaha, Odręczne notatki do wykładu oraz skan fragmentów książki [D].

20.05 M.Fabisiak, rozwiązanie zadania 3. Zamknięcie wątku zastosowania metody bezpośredniej o dowodu istnienia punktów minimalnych funkcjonału Mumforda-Shaha i wskazanie brakujących elementów. Przestawienie elementów składowych dowodu \(J_u \subset J_f\) na podstawie twierdzenia 1 z [CCN]. Odręczne notatki do wykładu oraz skan fragmentów książki [D].

27.05. Dowód \(J_u \subset J_f\) i przedstawienie elementów koniecznej teorii. Odręczne notatki do wykładu

03.06. Dowód stw. 31. Objaśnienia warunku (H) z wykładu z 20.05. Odręczne notatki do wykładu.

10.06 O zredukowanych punktach minimalnych funkcjonału \(E_{MS}\). Przykład \(f \neq 0\), ale takiego, że \( u=0\) jest punktem minimalnym \(E_{ROF}\). Podsumowanie kursu. Odręczne notatki do wykładu.


Literatura
[An] G. Anzellotti, Pairings between measures and bounded functions and compensated compactness, Ann. Mat. Pura Appl. (4) 135 (1983), 293-318 (1984).
[A] L.Ambrosio, Existence theory for a new class of variational problems, Arch. Rational Mech. Anal. 111 (1990), no. 4, 291-322.
[AFP] L.Ambrosio, N.Fusco, D.Pallara, Functions of bounded variation and free discontinuity problems. Oxford Mathematical Monographs. The Clarendon Press, Oxford University Press, New York, 2000.
[CCN] V.Caselles, A.Chambolle, M.Novaga, The discontinuity set of solutions of the TV denoising problem and some extensions, Multiscale Model. Simul. 6 (2007), no. 3, 879-894.
[Ch] A. Chambolle, An algorithm for total variation minimization and applications, J. Math. Imaging Vision 20 (2004), no. 1-2, 89-97.
[D] Guy David, Singular sets of minimizers for the Mumford-Shah functional. Progress in Mathematics, 233. Birkhauser Verlag, Basel, 2005.
[EG] L.C.Evans, R.F.Gariepy, Measure theory and fine properties of functions, CRC Press, Boca Raton, 1992.
[Fa] K.J.Falconer, The geometry of fractal sets. Cambridge Tracts in Mathematics, 85. Cambridge University Press, Cambridge, 1986.
[MS] F.Maddalena, S.Solimini, Lower semicontinuity properties of functionals with free discontinuities, Arch. Ration. Mech. Anal. 159 (2001), no. 4, 273-294.
[R] Piotr Rybka, The BV space in variational and evolution problems, skrypt wykładów.
Tematy zaliczeniowe
  1. Sformułowanie funkcjonału Mumforda-Shaha jako funkcjonału na przestrzeni funkcyjnej \(SBV(\Omega)\), na podstawie artykułu [A].
  2. Staranny dowód tw. 10 z notatek, tj. tw. 3.9 z [AFP].
  3. Staranny dowód tw. 15 z notatek.
  4. Staranny dowód tw. 18 z notatek na podstawie [Fa].
  5. Obliczanie wahania funkcji za pośrednictwem zagadnienia dualnego na podstawie pracy [Ch].
  6. Dokończenie dowodu istnienia punktów minimalnych funkcjonału \(E_{MS}\) na podstawie pracy [MS]
  7. Staranne obliczenie podróżniczki \(\Phi(u)\), gdy \(\Phi(u) = |Du|(\Omega)\).
  8. Teoria Anzellottiego na podstawie pracy [An].