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Pathological solutions to the Euler–Lagrange equation and existence/regularity of minimizers in one-dimensional variational problems - 11/03/17

Doi : 10.1016/j.crma.2017.01.020 
Richard Gratwick a, Aidys Sedipkov b, c, Mikhail Sychev b, c , Aris Tersenov b, c
a Mathematics Institute, University of Warwick, Coventry, CV4 7AL, UK 
b Laboratory of Differential Equations and Related Problems of Analysis, Sobolev Institute of Mathematics, Koptuyg Avenue, 4, Novosibirsk 630090, Russia 
c Novosibirsk State University, Russia 

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Abstract

In this paper, we prove that if  ,   and  ,  , then all problems ((1)), ((2)) admit solutions in the class  , which are in fact  -regular provided there are no pathological solutions to the Euler equation ((5)). Here   is called a pathological solution to equation ((5)) if the equation holds in  ,   as  , and  . We also prove that the lack of pathological solutions to the Euler equation results in the lack of the Lavrentiev phenomenon, see Theorem 9; no growth assumptions from below are required in this result.

Il testo completo di questo articolo è disponibile in PDF.

Résumé

Dans cette Note, nous démontrons que si  ,   et  ,  , alors tous les problèmes ((1))–((2)) admettent des solutions dans la classe  , qui sont en fait  -régulières pourvu que l'équation d'Euler ((5)) n'ait pas de solution pathologique. Ici, une solution   de ((5)) est dite pathologique si l'équation est satisfaite dans  ,   lorsque   et  . Nous montrons également (voir Theorem 9), que l'absence de solution pathologique à l'équation d'Euler entraîne l'absence de phénomène de Lavrentiev ; aucune hypothèse de croissance minimale n'est requise pour ce résultat.

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 This research was partially supported by the European Research Council/ERC Grant Agreement No. 291497 and by the grants RFBR N 15-01-08275 and 0314-2015-0012 from the Presidium of RAS.


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Vol 355 - N° 3

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