Gronwall型不等式
Problem. Suppose $x(t)\in C[0,T]$, and satisfies $$\bex t\in [0,T]\ra 1\leq x(t)\leq C_1+C_2\int_0^t x(\tau)[1+\log x(\tau)]\rd \tau. \eex$$ Prove:
(1) $x(t)$ is bounded on $[0,T].$
(2) This is in stark contrast to the estimates like: $$\bex x(t)\leq C_1+C_2\int_0^t x^{1+\ve}(\tau)\rd \tau, \eex$$ which allows blowup of $x$ in finite time. Show that such blowup can happen for $\ve=2$.
Proof. We first show the Gronwall inequality: $$\bee\label{182.Gronwall} \left.\ba{rr} f(t)\leq C_1+C_2\int_0^t g(s)f(s)\rd s\\ g\geq 0,\ \int_0^T g(t)\rd t<\infty \ea\right\}\ra f(t)\leq C_1e^{C_2\int_0^t g(s)\rd s}<\infty. \eee$$ Indeed, $$\beex \bea &\quad\ f(t)\leq C_1+C_2\int_0^t g(s)f(s)\rd s\\ &\ra \frac{C_2g(t)f(t)}{C_1+C_2\int_0^t g(s)f(s)\rd s}\leq C_2g(t)\\ &\ra \ln \frac{C_1+C_2\int_0^t g(s)f(s)\rd s}{C_1}\leq C_2\int_0^t g(s)\rd s\quad\sex{integrating}\\ &\ra C_1+C_2\int_0^t g(s)f(s)\rd s\leq C_1e^{C_2\int_0^tg(s)\rd s}\\ &\ra f(t)\leq C_1e^{C_2\int_0^tg(s)\rd s}. \eea \eeex$$ Then we return to the problem. (1) $$\beex \bea &\quad\ x(t)\leq C_1+C_2\int_0^t x(\tau)[1+\log x(\tau)]\rd \tau\\ &\ra x(t)\leq C_1e^{C_2\int_0^t[1+\ln x(\tau)]\rd \tau}\quad(\eqref{182.Gronwall})\\ &\ra \ln x(t)\leq \ln C_1+C_2\int_0^t[1+\ln x(\tau)]\rd \tau\\ &\ra \ln x(t)\leq \ln C_1+C_2T+\int_0^t \ln x(\tau)\rd \tau\\ &\ra \ln x(t)\leq (\ln C_1+C_2T)e^{\int_0^t\rd \tau}\quad(\eqref{182.Gronwall}\ again)\\ &\ra x(t)\leq e^{(\ln C_1+C_2T)e^T}<\infty. \eea \eeex$$
(2) Suppose now $$\bex x(t)\leq C_1+C_2\int_0^t x^{2}(\tau)\rd \tau. \eex$$ Let $$\bex f(t)=C_1+C_2\int_0^t x^{2}(\tau)\rd \tau. \eex$$ Then $$\beex \bea &\quad f'(t)=C_2x^2(t)\leq C_2f^2(t)\\ &\ra -\frac{f'(t)}{f^2(t)}\geq -C_2\\ &\ra \frac{1}{f(t)}-\frac{1}{f(0)}\geq -C_2t\\ &\ra f(t)\leq \frac{f(0)}{1-C_2f(0)t}\\ &\ra x(t)\leq f(t)\leq \frac{C_1}{1-C_2C_1t}. \eea \eeex$$ Thus $x(t)$ may blowup at $\dps{t=\frac{1}{C_2C_1}}$.
来源: 家里蹲大学数学杂志第3卷第182期_Blowup_or_Bounded
Gronwall型不等式的更多相关文章
- IMO 1977 第 2 题探析
原题:在一个有限的实数数列中,任意 7 个连续项之和为负数,且任意 11 个连续项之和为正数.求这个数列最多有多少项. 解法一:记这个数列为 a1, a2, ..., ak,问题等价于求 k 的最大值 ...
- [再寄小读者之数学篇](2014-10-08 乘积型 Sobolev 不等式)
$$\bex n\geq 2, 1\leq p<n\ra \sen{f}_{L^\frac{np}{n-p}(\bbR^n)} \leq C\prod_{k=1}^n \sen{\p_k f}_ ...
- 乘积型Sobolev不等式
(Multiplicative Sobolev inequality). Let $\mu,\lambda$ and $\gamma$ be three parameters that satisfy ...
- Codevs 3002 石子归并 3(DP四边形不等式优化)
3002 石子归并 3 时间限制: 1 s 空间限制: 256000 KB 题目等级 : 钻石 Diamond 题目描述 Description 有n堆石子排成一列,每堆石子有一个重量w[i], 每次 ...
- 数理统计9:完备统计量,指数族,充分完备统计量法,CR不等式
昨天我们给出了统计量是UMVUE的一个必要条件:它是充分统计量的函数,且是无偏估计,但这并非充分条件.如果说一个统计量的无偏估计函数一定是UMVUE,那么它还应当具有完备性的条件,这就是我们今天将探讨 ...
- ASP.NET Aries 入门开发教程8:树型列表及自定义右键菜单
前言: 前面几篇重点都在讲普通列表的相关操作. 本篇主要讲树型列表的操作. 框架在设计时,已经把树型列表和普通列表全面统一了操作,用法几乎是一致的. 下面介绍一些差距化的内容: 1:树型列表绑定: v ...
- 工厂方法模式——创建型模式02
1. 简单工厂模式 在介绍工厂方法模式之前,先介绍一下简单工厂模式.虽然简单工厂模式不属于GoF 23种设计模式,但通常将它作为学习其他工厂模式的入门,并且在实际开发中使用的也较为频繁. (1 ...
- C++ 事件驱动型银行排队模拟
最近重拾之前半途而废的C++,恰好看到了<C++ 实现银行排队服务模拟>,但是没有实验楼的会员,看不到具体的实现,正好用来作为练习. 模拟的是银行的排队叫号系统,所有顾客以先来后到的顺序在 ...
- Raspkate - 基于.NET的可运行于树莓派的轻量型Web服务器
最近在业余时间玩玩树莓派,刚开始的时候在树莓派里写一些基于wiringPi库的C语言程序来控制树莓派的GPIO引脚,从而控制LED发光二极管的闪烁,后来觉得,是不是可以使用HTML5+jQuery等流 ...
随机推荐
- Python 函数调用&定义函数&函数参数
一.函数调用 在python中内置了很多函数,我们可以直接调用 .想要调用函数首先要知道函数的名称及包含的参数,还可以通过查看python官方的文档:https://docs.python.org/3 ...
- C++中 #if 和 #ifdef 区别
以#开头的都是预编译指令,就是在正式编译之前,编译器做一些预处理的工作#if 条件语句程序段1 //如果条件语句成立,那么就编译程序段1#endif程序段2//如果条件不语句成立,那么就编译程序段2# ...
- Configuring Apache Kafka for Performance and Resource Management
Apache Kafka is optimized for small messages. According to benchmarks, the best performance occurs w ...
- Hystrix是个什么玩意儿
1. 什么是Hystrix Hystrix是Netflix的一个开源框架,地址如下:https://github.com/Netflix/Hystrix 中文名为“豪猪”,即平时很温顺,在感受到危险的 ...
- 三 Struts2 添加返回数据
一.struts2如何获取servletAPI1.解耦和的方式获取封装后的Map对象,这种获取的map对象只有存取数据的功能. Map request = (Map) ActionContext.ge ...
- IDEA+循环语句 or 输出语句 快捷操作
IDEA+循环语句 or 输出语句 快捷操作:https://blog.csdn.net/shijiebei2009/article/details/44726433 for循环:仅输入fori然后回 ...
- Centos7.x做开机启动脚本
cat /etc/centos-release CentOS Linux release 7.4.1708 (Core) uname -r 3.10.0-693.11.1.el7.x86_64 vim ...
- 命令行获取zabbix最新的issues - jq 解释json
0.安装jq wget -O jq https://github.com/stedolan/jq/releases/download/jq-1.5/jq-linux64 chmod +x ./jq c ...
- C# FileSystemWatcher 并发
using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.Threa ...
- 拜托!面试请不要再问我Spring Cloud底层原理
概述 毫无疑问,Spring Cloud是目前微服务架构领域的翘楚,无数的书籍博客都在讲解这个技术.不过大多数讲解还停留在对Spring Cloud功能使用的层面,其底层的很多原理,很多人可能并不知晓 ...