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  1. 在分布的意义下证明
    limε0επ(x2+ε2)=δ0.\lim_{\varepsilon \to 0} \frac{\varepsilon}{\pi (x^2 + \varepsilon^2)} = \delta_0.

  2. 当任意 ε>0\varepsilon > 0, 1x+iε\frac{1}{x+i\varepsilon}R\mathbb{R} 上的局部可积函数. 作为 R\mathbb{R} 上的分布, 证明
    limε0+1x+iε=Dvp1xiπδ0.\lim_{\varepsilon \to 0^+} \frac{1}{x+i\varepsilon} \overset{\mathcal{D}'}{=} \text{vp} \frac{1}{x} - i\pi \delta_0.
    极限分布也可以写成 1x+i0\frac{1}{x+i0}.

  3. 作为 R\mathbb{R} 上的分布 un(x)=x1sin(nx)u_n(x) = x^{-1} \sin(nx), 计算分布空间 D(R)\mathcal{D}'(\mathbb{R}) 中的极限 limnun\lim_{n \to \infty} u_n.

  4. 我们用 Sn1|\mathbf S^{n-1}| 表示 Rn\mathbb{R}^n 中单位球面 Sn1\mathbf S^{n-1} 的面积. 令
    E=x2n(2n)Sn1.E = \frac{|x|^{2-n}}{(2-n)|\mathbf S^{n-1}|}.
    证明在分布的意义下有
    ΔE=Dδ0.\Delta E \overset{\mathcal{D}'}{=} \delta_0.

  5. 假设 ΩR3\Omega \subset \mathbb{R}^3 是开集, uD(Ω)u \in \mathcal{D}'(\Omega), 满足
    Δu=f,\Delta u = f,
    其中 fC(Ω)f \in C^\infty(\Omega) 是光滑函数, 那么 uC(Ω)u \in C^\infty(\Omega).

  6. 假定 fE(R3)f \in \mathcal{E}'(\mathbb{R}^3) (有紧支集的分布). 证明存在常数 C1>0C_1 > 0 (可以依赖于分布 ff), 使得当 x|x| \to \infty 时有
    Ef(x)C1x.|E * f(x)| \leq \frac{C_{1}}{|x|}.

  7. 假定 fE(R3)f \in \mathcal{E}'(\mathbb{R}^3). 证明 u=Efu = E * f 是下面的位势方程的解
    Δu=f.\Delta u = f.
    并且存在常数 C2>0C_2 > 0, 使得当 x|x| \to \infty 时有
    u(x)f,14πxC2x2.\left| u(x) - \frac{\langle f, 1 \rangle}{4\pi |x|} \right| \leq \frac{C_2}{|x|^2}.
    根据不同的物理情景, f,1\langle f, 1 \rangle 表示的是 uu 的总质量或者总电量.

  8. 假设 uC(R3)u \in C^\infty(\mathbb{R}^3) 是实值函数, 定义符号函数 sign(u)\operatorname{sign}(u)
    sign(u)(x)={1,u(x)>0;0,u(x)=0;1,u(x)<0.\operatorname{sign}(u)(x) = \begin{cases} 1, & u(x) > 0; \\ 0, & u(x) = 0; \\ -1, & u(x) < 0. \end{cases}
    证明, 在分布的意义下有
    ΔuDΔusign(u),\Delta |u| \overset{\mathcal{D}'}{\geq} \Delta u \cdot \operatorname{sign}(u),
    即对任意非负实值函数 φD(R3)\varphi \in \mathcal{D}(\mathbb{R}^3), 都有
    Δu,φΔusign(u),φ,\langle \Delta |u|, \varphi \rangle \geq \langle \Delta u \cdot \operatorname{sign}(u), \varphi \rangle,
    提示: 先在分布的意义下用 u2+ε2\sqrt{u^2 + \varepsilon^2} 来逼近 uu.