One-dimensional symmetry for solutions of quasilinear equations in $\mathbb{R}^2$
Bollettino della Unione matematica italiana, Série 8, 6B (2003) no. 3, pp. 685-692.

Voir la notice de l'article provenant de la source Biblioteca Digitale Italiana di Matematica

In this paper we consider two-dimensional quasilinear equations of the form $\text{div}(a(|\nabla u|) \nabla u)+ f(u)=0$ and study the properties of the solutions u with bounded and non-vanishing gradient. Under a weak assumption involving the growth of the argument of $\nabla u $(notice that $\text{arg}(\nabla u)$ is a well-defined real function since $|\nabla u|> 0$ on $\mathbb{R}^{2}$) we prove that $u$ is one-dimensional, i.e., $u= u(\nu \cdot x)$ for some unit vector $\nu$. As a consequence of our result we obtain that any solution $u$ having one positive derivative is one-dimensional. This result provides a proof of a conjecture of E. De Giorgi in dimension 2 in the more general context of the quasilinear equations. In particular we obtain a new and simple proof of the classical De Giorgi's conjecture.
In questo lavoro si considerano le equazioni quasilineari della forma $\text{div}(a(|\nabla u|) \nabla u)+ f(u)=0$ in $\mathbb{R}^{2}$ e si studiano le proprietà delle soluzioni $u$ il cui gradiente è limitato e non si annulla mai. Sotto un'ipotesi naturale, riguardante la crescita della fase del gradiente di $u$ (si noti che la funzione $\text{arg}(\nabla u)$ è ben definita in quanto $|\nabla u|> 0$ in $\mathbb{R}^{2}$), si dimostra che $u$ è a simmetria unidimensionale, ovvero $u= u(\nu \cdot x)$, dove $\nu$ è un vettore unitario di $\mathbb{R}^{2}$. Come conseguenza di questo risultato si ottiene che ogni soluzione $u$ avente una derivata positiva è a simmetria unidimensionale. Questo risultato fornisce la dimostrazione di una congettura di $E$. De Giorgi nel più ampio contesto delle equazioni quasilineari. In particolare, nel caso delle equazioni semilineari, si ottiene una nuova e semplice dimostrazione della (classica) congettura di De Giorgi.
@article{BUMI_2003_8_6B_3_a12,
     author = {Farina, Alberto},
     title = {One-dimensional symmetry for solutions of quasilinear equations in $\mathbb{R}^2$},
     journal = {Bollettino della Unione matematica italiana},
     pages = {685--692},
     publisher = {mathdoc},
     volume = {Ser. 8, 6B},
     number = {3},
     year = {2003},
     zbl = {1115.35045},
     mrnumber = {1843784},
     language = {en},
     url = {http://geodesic.mathdoc.fr/item/BUMI_2003_8_6B_3_a12/}
}
TY  - JOUR
AU  - Farina, Alberto
TI  - One-dimensional symmetry for solutions of quasilinear equations in $\mathbb{R}^2$
JO  - Bollettino della Unione matematica italiana
PY  - 2003
SP  - 685
EP  - 692
VL  - 6B
IS  - 3
PB  - mathdoc
UR  - http://geodesic.mathdoc.fr/item/BUMI_2003_8_6B_3_a12/
LA  - en
ID  - BUMI_2003_8_6B_3_a12
ER  - 
%0 Journal Article
%A Farina, Alberto
%T One-dimensional symmetry for solutions of quasilinear equations in $\mathbb{R}^2$
%J Bollettino della Unione matematica italiana
%D 2003
%P 685-692
%V 6B
%N 3
%I mathdoc
%U http://geodesic.mathdoc.fr/item/BUMI_2003_8_6B_3_a12/
%G en
%F BUMI_2003_8_6B_3_a12
Farina, Alberto. One-dimensional symmetry for solutions of quasilinear equations in $\mathbb{R}^2$. Bollettino della Unione matematica italiana, Série 8, 6B (2003) no. 3, pp. 685-692. http://geodesic.mathdoc.fr/item/BUMI_2003_8_6B_3_a12/

[1] G. Alberti-L. Ambrosio-X. Cabré, On a long-standing conjecture of E. De Giorgi: symmetry in 3D for general nonlinearities and a local minimality property. Special issue dedicated to Antonio Avantaggiati on the occasion of his 70th birthday, Acta Appl. Math., 65, no. 1-3 (2001), 9-33. | MR | Zbl

[2] L. Ambrosio-X. Cabré, Entire solutions of semilinear elliptic equations in $\mathbb{R}^3$ and a conjecture of De Giorgi, J. Amer. Math. Soc., 13, no. 4 (2000), 725-739. | MR | Zbl

[3] L. Caffarelli-N. Garofalo-F. Segala, A gradient bound for entire solutions of quasi-linear equations and its consequences, Comm. Pure Appl. Math., 47, no. 11 (1994), 1457-1473. | MR | Zbl

[4] E. De Giorgi, Convergence Problems for Functionals and Operators, Proceedings of the International Meeting on Recent Methods in Nonlinear Analysis (Rome, 1978), pp. 131-188, Pitagora, Bologna, 1979. | MR | Zbl

[5] A. Farina, Some remarks on a conjecture of De Giorgi, Calc. Var. Partial Differential Equations, 8, no. 3 (1999), 233-245. | MR | Zbl

[6] N. Ghoussoub-C. Gui, On a conjecture of De Giorgi and some related problems, Math. Ann., 311, no. 3 (1998), 481-491. | MR | Zbl

[7] D. Gilbarg-J. Serrin, On isolated singularities of solutions of second order elliptic differential equations, J. Analyse Math., 4 (1955/56), 309-340. | MR | Zbl

[8] O. A. Ladyzhenskaya-N. N. Uraltseva, Linear and Quasilinear Elliptic Equations, Academic Press, New York-London, 1968. | MR | Zbl

[9] P. Tolksdorf, Regularity for a more general class of quasilinear elliptic equations, J. Differential Equations, 51, no. 1 (1984), 126-150. | MR | Zbl