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第十九章 图像处理中的变分模型(2/2)

=∫{-1}{1}|x|2dx

=2∫{0}{1}x2dx

=2[x3/3]{0}{1}

=2=2/3lt;∞“

“所以,u∈l2。“

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=sign={-1,xlt;0;1,xgt;0}“

“对任意φ∈c_c∞,我们需要验证:“

“∫{-1}{1}|x|φdx=-∫{-1}{1}vφdx“

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}φdx-∫{0}{1}φdx“

“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|=1在Ω上有界,显然u∈l1_loc。“

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:

“由已证:

∫Ωuφdx=∫{-1}{0}φdx-∫{0}{1}φdx

-∫Ωuφdx=-∫Ωvφdx=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lp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pais-sale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。

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