Properties of weakly differentiable functions and mappings

Abstract

V předložené práci studujeme optimální podmínky na homeomorfis- mus f : Ω → Rn , která nám zaručí, že složení u ◦ f je slabě diferenco- vatelné a slabá derivace patří do nějakého vhodného prostoru funkcí. Ukážeme, má-li f konečnou distorzi a q-distorze Kq = |Df|q /Jf je dostatečně integrovatelná, potom operátor složení Tf (u) = u ◦ f zo- brazuje funkce z W1,q loc do prostoru W1,p loc a navíc platí známé řetízkové pravidlo. Pro důkaz tohoto tvrzení budeme muset nejdříve zjistit, kdy inverzní zobrazení f−1 zobrazuje množiny nulové míry na množiny nulové míry (tj. splňuje Luzinovu (N−1 ) podmínku). Ukážeme op- timální podmínky pro Sobolev-Lorentzův prostor WLn,q a pro Sobolev Orliczův prostor WLq log L, kde q ≥ n a α > 0 nebo 1 < q ≤ n a α < 0. Nalezneme také nutnou podmínku na homeomorfismus f pro funkce s derivací v prostoru funkcí invariantnímu vůči nerostoucímu přerovnání X blízko k Lq , t.j. X je q-škálující. 1

We study the optimal conditions on a homeomorphism f : Ω → Rn which guarantee that the composition u◦f is weakly differentiable and its weak derivative belongs to the some function space. We show that if f has finite distortion and q-distortion Kq = |Df|q /Jf is integrable enough, then the composition operator Tf (u) = u ◦ f maps functions from W1,q loc into space W1,p loc and the well-known chain rule holds. To prove it we characterize when the inverse mapping f−1 maps sets of measure zero onto sets of measure zero (satisfies the Luzin (N−1 ) con- dition). We also fully characterize conditions for Sobolev-Lorentz space WLn,q for arbitrary q and for Sobolev Orlicz space WLq log L for q ≥ n and α > 0 or 1 < q ≤ n and α < 0. We find a necessary condition on f for Sobolev rearrangement invariant function space WX close to WLq , i.e. X has q-scaling property. 1