Seminario di Analisi Matematica

Anno Accademico 2010-2011


Lunedì 25 Ottobre 2010
Luigi De Pascale (Università di Pisa)
Optimal transport problems in some sandpile models
We will discuss the relationships of the Monge problem with a common differential model in granular matter theory. We will show that the Monge problem permits to prove existence and uniqueness/multiplicity of solution for the PDEs involved in the model in the stationary case. If time permits we will introduce two open problem related to the results above.

Lunedì 8 Novembre 2010
Jerome Vétois (Università di Nizza)
Stability results for sign-changing solutions of critical elliptic equations
On a compact Riemannian manifold, we present stability results and their instability counterpart for sign-changing solutions of elliptic equations with critical nonlinearities. Such equations are said to be stable if any family of solutions, bounded in the energy space, is in fact bounded in $C^0$. In particular, we emphasize the threshold role played by the geometric Yamabe potential. As an application of stability, we obtain multiplicity results of sign-changing solutions.

Lunedì 15 Novembre 2010
Haim Brezis (Rutgers University)
Jacobians revisited
I will present joint results with H.-M. Nguyen concerning the study of the Jacobian determinant of maps from $R^N$ into $R^N$ (and also $S^N$ into $S^N$). New estimates in the Wasserstein metric illuminate classical results of Y. Reshetnyak and J.Ball concerning the behavior of the distributional Jacobian under weak convergence e.g. in $W^{1, N}$. I will also discuss the optimal Sobolev space where one can define a concept of weak Jacobian.

Lunedì 22 Novembre 2010
Yann Brenier (Università di Nizza)
Least action principles allowing dissipation effects
Usually, least action principles lead to hamiltonian, conservative and time reversible solutions in which no dissipation effect can be input. We show, through some examples related to ODEs or PDEs in astrophysics, how sticky collisions and mass concentrations, for example, can be handled by a suitable modification of the action functional on a very small set of the functional space.

Lunedì 29 Novembre 2010
David Arcoya (Università di Granada)
Dirichlet problems with singular and quadratic growth lower order terms
We present some of the results obtained in collaboration with Boccardo, Leonori and Porretta about the existence of positive solutions of Dirichlet problems like $$ \begin{cases} -\Delta u = B \frac{|\nabla u|^2}{u} + f & \mbox{in $\Omega$,} \\ u = 0 & \mbox{on $\partial\Omega$,} \end{cases} $$ where $B > 0$ and $f \geq 0$ belongs to a Lebesgue space.

Lunedì 6 Dicembre 2010
Annamaria Micheletti (Università di Pisa)
Alcune proprietà generiche di non degeneratezza di punti critici
Data una varietà Riemanniana compatta, regolare, di dimensione finita $n$, senza frontiera, possiamo dimostrare che, per una generica metrica $g$, tutti i punti critici della curvatura scalare $S_g$ associata a $g$ sono non degeneri . Inoltre, data una metrica $g_0$ e un sottoinsieme limitato A dello spazio $H^1_g(M)$, otteniamo che, se g è in un intorno di $g_0$ e il numero positivo $\epsilon$ è piccolo, allora genericamente, rispetto alla coppia di parametri $\epsilon,g$, tutte le soluzioni positive u in A privato di {1} dell'equazione $-\epsilon^2 \Delta_g u+u=|u|^{p-2}u$ sono non degeneri. Qui $2 < p <2n/(n-2)$. Questi risultati possono essere usati per ottenere alcune stime del numero di soluzioni dell'equazione precendente.

Lunedì 13 Dicembre 2010
Enrico Valdinoci (Università di Roma Tor Vergata)
Un approccio geometrico alle transizioni di fase frazionarie
Prenderemo in considerazione alcune equazioni ellittiche frazionarie ed alcuni problemi geometrici a loro collegati, tra cui: simmetria e rigidita` delle soluzioni, stime di densita`, Gamma-convergenza e relazione con problemi di perimetri nonlocali.

Lunedì 10 Gennaio 2011
Massimo Gobbino (Università di Pisa)
Equazione di Perona-Malik: risultati noti e problemi aperti
L'equazione di Perona-Malik e' stata introdotta ormai vent'anni or sono nel contesto del trattamento d'immagini. Nella sua versione semplificata in dimensione uno si tratta di un'equazione parabolica quasilineare, in cui pero' il coefficiente della derivata seconda ha segno variabile. Per questo motivo risulta un'equazione di tipo "forward-backward". La cattiva positura che ci si aspetta dal punto di vista analitico e' controbilanciata dalle simulazioni numeriche, che mostrano invece molta piu' stabilita' del previsto. Questo e' noto in letteratura come "paradosso di Perona-Malik". Una spiegazione rigorosa del paradosso sembra oggi essere ancora molto lontana. In questa conferenza saranno illustrati i risultati finora ottenuti ed i numerosi problemi aperti.

Lunedì 17 Gennaio 2011
Aldo Pratelli (Università di Pavia )
Some new quantitative spectral inequalities
In last years, there has been some effort to get quantitative versions of the most classical spectral inequalities, namely the Faber-Krahn inequality for the first eigenvalue of the Dirichlet Laplacian and its generalization to the case of the p-Laplacian. In this talk, we will present two new results, which involve the second eigenvalue of the Dirichlet Laplacian and the second (that is, the first non-trivial) eigenvalue of the Neumann Laplacian. We will also discuss the sharpness of these two estimates. The results are in collaboration with Lorenzo Brasco (Napoli).

Lunedì 24 Gennaio 2011
Laurent Véron (University of Tours)
Capacity estimates of solutions of semilinear parabolic equations
We prove that any positive solution of $ \partial_tu-\Delta u+u^q=0$ ($q>1$) in $R^N\times(0,\infty)$ with singular initial trace $(F,0)$, where $F$ is a closed subset of $R^N$ can be represented, up to two universal multiplicative constants, by a series involving the Bessel capacity $C_{2/q,q'}$. As a consequence we prove that there exists a unique positive solution of the equation with such an initial trace. We also characterize the blow-up set of $u(x,t)$ when $t\downarrow 0$ , by using the "density" of $F$ expressed in terms of the $C_{2/q,q'}$-capacity.

Lunedì 31 Gennaio 2011
Francesco Maggi (Università di Firenze )
Il problema isoperimetrico rispetto ad una densità simmetrica
Dopo aver rivisto alcuni risultati di base e alcuni problemi aperti sul problema isoperimetrico nello spazio Euclideo con densità, discuteremo il caso modello di densità di tipo misto Euclideo-Gaussiana. I risultati sono in collaborazione con Nicola Fusco ed Aldo Pratelli.

Lunedì 14 Febbraio 2011
Francoise Demengel (Université de Cergy-Pontoise)
One-dimensional symmetry for solutions of Allen Cahn fully nonlinear equations
In this talk we shall present some qualitative results for solutions of the fully nonlinear elliptic Allen Cahn Equation; precisely we shall see that under specific conditions the solutions are one-dimensional, we shall in particular show similarity and differences with the classical linear case.

Lunedì 21 Febbraio - Martedì 22 Febbraio 2011
ANALISI MATEMATICA AL CASTELNUOVO

Mercoledì 23 Febbraio 2011
Jean Van Schaftingen (Université Catholique de Louvain, Belgium)
What can be estimated by the $L^1$ norm of some components of the derivatives of a vector field?
Given a vector homogeneous differential operator of order 1 \(A(D)\) acting on vector fields, I will answer to the question whether there is a Gagliardo--Nirenberg type estimate of the form \[ \Vert u \Vert_{L^{n/(n-1)} } \le C \Vert A(D) u \Vert_{L^1}. \] In order to characterize such operators, I will introduce a new canceling condition on differential operators.

Lunedì 7 Marzo 2011
Luigi Ambrosio (Scuola Normale Superiore, Pisa)
Semiclassical limit of linear Schrodinger equation with singular and rough potentials
We describe some recent work on the semiclassical limit of the linear Schrodinger equation. Under mild regularity assumptions on the potential $U$ which include Born-Oppenheimer potential energy surfaces in molecular dynamics, we establish asymptotic validity of classical dynamics globally in space and time for "almost all" initial data, with respect to an appropriate reference measure on the space of initial data. In order to achieve this goal we prove existence, uniqueness and stability results for the flow in the space of measures induced by the continuity equation.

Lunedì 14 Marzo 2011
Fabio Camilli (Sapienza Università di Roma)
Equazioni di Hamilton-Jacobi su grafi
Equazioni alle derivate parziali su grafi hanno numerose applicazioni (per esempio modelli di traffico, circolazione del sangue, social networks, internet, etc.). In molti di questi problemi e' importante trovare il cammino piu' breve tra due vertici del grafo. Se il costo di percorrenza di un arco del grafo non e' costante lungo l'arco, il problema del cammino piu' breve non puo' essere risolto attraverso algoritmi di tipo combinatorico. In questo seminario presentero' un approccio al problema precedente basato sullo studio di equazioni di Hamilton-Jacobi definite su grafi e su una corrispondente teoria delle soluzioni viscosita'.

Lunedì 21 Marzo 2011
Giorgio Fusco (Università dell'Aquila)
Osservazioni sulla dinamica di certe equazioni di tipo forward-backward
If $\phi: {\mathbb R}\to {\mathbb R}$ is a non-convex energy density, the initial-boundary value problem for the equation \begin{equation}{(1)}\qquad\qquad \begin{cases} u_t&=\frac{1}{2}(\phi(u_x))_x,\quad x\in(0,1)\\ u(\cdot,0)&=u_0,\\ +BC& \end{cases} \end{equation} is not well posed. In the attempt to define a notion of solution for equation (1) we consider, for $0 <\epsilon<< 1$, the regularization: $u_t = -\epsilon^2 \, u_{xxxx}+\frac{1}{2} \phi''(u_x)u_{xx}$ of problem (1) and, motivated by numerical experiments, we reinterpret equation (1) as a suitable free-boundary problem which is well defined for any given initial datum.

Lunedì 28 Marzo 2011
Ilaria Fragalà (Politecnico di Milano)
Shape optimization problems for variational functionals under geometric constraints
We consider extremum problems for some classical functionals of the Calculus of Variations (such as torsional rigidity, first Dirichlet eigenvalue, electrostatic capacity), subject to geometric constraints (such as prescribed volume, perimeter or mean width). For some of them the solution is well-known by classical methods, for some others it is conjectured but currently open. We shall try to overview some features and methods, which are related to the first order stationariety condition (involving overdetermined boundary value problems) and to second order properties (involving concavity inequalities for shapes).

Lunedì 4 Aprile 2011
Andrea Malchiodi (Sissa, Trieste)
Costanti ottimali in disuguaglianze di Moser-Trudinger e equazioni di Liouville singolari
Consideriamo un'equazione di Liouville su superfici compatte motivata dallo studio di modelli di Chern-Simons autoduali e dal problema di prescrizione della curvatura Gaussiana con singolarità coniche. Dimostriamo nuovi risultati di esistenza usando disuguaglianze di Moser-Trudinger migliorate e metodi variazionali.

Lunedì 11 Aprile 2011
David Lannes (Ecole Normale Supérieure, Paris )
A stability criterion for two fluids interfaces
Two-fluids interfaces are known to be unstable without surface tension because of the formation of Kelvin-Helmholtz instabilities. In presence of surface tension, local existence results can be proved, but on a time scale that depends a priori dramatically on the surface tension coefficient. We will show that a careful analysis of the formation of Kelvin-Helmholtz instabilities allows us to exhibit a stability criterion generalizing the Rayleigh-Taylor criterion in the one fluid case, and which can be used to explain many physical observations.

Lunedì 2 Maggio 2011
Alessio Porretta (Università di Roma Tor Vergata)
Stime Lipschitz per problemi ellittici singolari al bordo
In questo seminario discutero' una classe di problemi ellittici in domini regolari con campi di trasporto singolari alla frontiera, es. dell'ordine dell'inverso della distanza al bordo. L'interesse per tali modelli origina da problemi di controllo stocastico in cui si cerca di vincolare il moto Browniano all'interno del dominio tramite l'azione del drift. Lo studio dei controlli ottimi di tipo feedback conduce a equazioni di tipo Hamilton-Jacobi -Bellmann in cui la componente di trasporto dell'Hamiltoniana e' illimitata al bordo e diretta trasversalmente. Nel seminario presenteremo risultati di stime Lipschitz globali (a dispetto della singolarita' nell'equazione), esistenza di soluzioni regolari fino al bordo nonche' applicazione di tali stime al problema di controllo.

Lunedì 9 Maggio 2011
Franco Tomarelli (Politecnico di Milano)
Discontinuità libere, segmentazione ed inpainting
In questo seminario sono presentati alcuni funzionali del secondo ordine dipendenti da discontinuità libere nella funzione e nel gradiente, i cui minimizzanti forniscono una soluzione variazionale al problema di "edge-detection" nella segmentazione di immagini. I recenti risultati relativi alla minimizzazione di tali energie con dato al bordo di tipo Dirichlet sono utilizzati per affrontare anche il problema di "inpainting". Sono analizzate alcune proprietà dei minimi e le relative equazioni di Eulero. Le condizioni necessarie forniscono molte informazioni di natura geometrica, identità integrali e vincoli sui coefficienti dell'espansione asintotica attorno al crack-tip di una segmentazione ottimale: in particolare hanno suggerito la formulazione di alcune congetture circa i minimi locali non banali. La prova di stime di densità dell'energia uniformi fino al bordo e di buone proprietà per il contenuto di Minkowski della segmentazione ottimale hanno consentito progressi nelle approssimazioni numeriche effettuate recentemente da vari autori.

Lunedì 16 Maggio 2011
Paolo Secchi (Università di Brescia)
Su alcuni problemi di frontiera libera in magneto-idrodinamica
Verranno discussi alcuni problemi di frontiera libera della magneto-idrodinamica ideale, dove si trascurano gli effetti di dissipazione o la tensione superficiale, con l'obiettivo più generale di mostrare una panoramica del tipo di problemi e delle tecniche per la risoluzione. In particolare sarà presentato un recente risultato sui current-vortex sheets per fluidi incomprimibili con condizioni ottimali di regolarità. Sarà discusso inoltre il problema di evoluzione dell'interfaccia plasma-vuoto di fluidi comprimibili.

Lunedì 23 Maggio 2011
Gabriele Grillo (Politecnico di Milano)
Behaviour near extinction for the fast diffusion equation on bounded domains
We consider the fast diffusion equation in a bounded smooth domain with homogeneous Dirichlet conditions. It is known that bounded positive solutions of such problem extinguish in a finite time T, and also that such solutions approach a separate variable solution provided the parameter m appearing in the equation is in a suitable range. Here we are interested in describing the behaviour of the solutions near the extinction time. We first show that, for a certain range of the parameter m appearing in the equation, the convergence takes place uniformly in the relative error norm. Then, we study the question of rates of convergence. For m close to 1 we get such rates by means of entropy methods and weighted Poincar inequalities. The analysis of the latter point makes an essential use of fine properties of an associated stationary elliptic problem when m tends to 1, and such a study has an independent interest. This is a joint work with Matteo Bonforte and Juan Luis Vazquez (UAM, Madrid).

Lunedì 30 Maggio 2011
Benjamin Texier (Université Paris 7)
Ill-posedness issues for first-order quasi-linear systems
Metivier proved in 2005 that hyperbolicity, meaning reality of the spectrum of the principal symbol, is a necessary condition for the well-posedness of the initial-value problem associated with first-order quasi-linear operators. Following recent work by Lerner, Morimoto, and Xu, we show that instabilities persist in the limiting case in which hyperbolicity holds initially, but is instantaneously lost. Examples in nonlinear optics (Klein-Gordon-Zakharov) and gas dynamics (Van der Waals, Burgers) illustrate the results. This is joint work with Nicolas Lerner (Paris 6) and Toan Nguyen (Brown).

Lunedì 6 Giugno 2011
Mark Peletier (Eindhoven University )
Striped patterns and the eikonal equation
In this talk I discuss work with Marco Veneroni on curvature-penalizing energies that arise in models of pattern formation. These nonlocal energies contain competing terms, penalizing both rapid variation and large-scale aggregation, and this competition results in structures with a preferred length scale. I will concentrate on a model that produces striped patterns that may be curved and may show defects. One of the central challenges in the field of pattern formation is to rigorously connect the properties of the microscopic model on one hand with large-scale features of the striped pattern (such as curvature and defects) on the other. For the model at hand we have proved a result of this type, which connects the value of the microscopic energy to the presence or absense of certain large-scale features. An interesting consequence of this result is the appearance of a new formulation of the eikonal equation, in terms of projection matrices. This formulation avoids unphysical singularities that arise in the usual vectorial formulation of the eikonal equation and raises many questions about the properties of this equation.

Lunedì 13 Giugno 2011
Vladimir Maz'ya (University of Liverpool and Linkoping University )
Differentiability of solutions to second-order elliptic equations via dynamical systems
For a second-order elliptic equation in divergence form we investigate conditions on the coefficients which imply that all solutions are Lipschitz continuous or differentiable at a given point. We assume the coefficients have modulus of continuity satisfying the square-Dini condition, and obtain additional conditions that examples show are sharp. Our results extend those of previous authors who assume the modulus of continuity satisȚes the Dini condition. Our method involves the study of asymptotic properties of solutions to a dynamical system that is derived from the coefficients of the elliptic equation. This is a joint work with R. McOwen ( NorthEastern).

Lunedì 20 Giugno 2011
E.N.Dancer (University of Sidney)
Weakly Nonlinear Elliptic Systems with large Interactions
We discuss problems where there is a large interacting term.These occur in population models and nonlinear optics.we discuss some new Holder estimates and some new results on the behaviour of the corresponding flow.


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