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快速扩散方程有限点爆破解的存在性与大时间性态

偏微分方程分析 2018-05-04 v2

摘要

ΩRn\Omega\subset\R^n 为光滑有界区域,设 a1,a2,,ai0Ωa_1,a_2,\dots,a_{i_0}\in\OmegaΩ^=Ω{a1,a2,,ai0}\widehat{\Omega}=\Omega\setminus\{a_1,a_2,\dots,a_{i_0}\}Rn^=Rn{a1,a2,,ai0}\widehat{R^n}=\R^n\setminus\{a_1,a_2,\dots,a_{i_0}\}。我们证明在 Ω^×(0,)\widehat{\Omega}\times (0,\infty)(相应地 Rn^×(0,)\widehat{R^n}\times (0,\infty))上快速扩散方程 ut=Δumu_t=\Delta u^mu>0u>0 的解 uu 的存在性,当 0<m<n2n0<m<\frac{n-2}{n}n3n\geq 3,且初值满足 0u0Llocp(Ω^{a1,,ai0})0\le u_0\in L^p_{loc}(\widehat{\Omega}\setminus\{a_1,\cdots,a_{i_0}\})(相应地 u0Llocp(Rn^)u_0\in L^p_{loc}(\widehat{R^n}))对某个常数 p>n(1m)2p>\frac{n(1-m)}{2},并且对 xaix\approx a_i 及某些常数 γi>21m,λi>0\gamma_i>\frac{2}{1-m},\lambda_i>0(所有 i=1,2,,i0i=1,2,\dots,i_0)有 u0(x)λixaiγiu_0(x)\ge \lambda_i|x-a_i|^{-\gamma_i} 时,该解对任意 t>0t>0i=1,,i0i=1,\cdots,i_0 满足当 xaix\to a_iu(x,t)u(x,t)\to\infty。我们还找到了此类解在爆破点 a1,a2,,ai0a_1,a_2,\dots,a_{i_0} 附近的爆破速率,并获得了此类奇异解的大时间渐近性态。更确切地说,我们证明若对某个常数 μ0>0\mu_0>0Ω^\widehat{\Omega}(相应地 Rn^\widehat{R^n})上 u0μ0u_0\ge\mu_0γ1>n2m\gamma_1>\frac{n-2}{m},则奇异解 uutt\to\infty 时在 Ω^\widehat{\Omega}(或相应地 Rn^\widehat{R^n})的每个紧子集上局部一致地趋于无穷。若对某个常数 μ0>0\mu_0>0Ω^\widehat{\Omega}(相应地 Rn^\widehat{R^n})上 u0μ0u_0\ge\mu_0,且对 xaix\approx a_i 及某些常数 21m<γiγi<n2m\frac{2}{1-m}<\gamma_i\le\gamma_i'<\frac{n-2}{m}λi>0\lambda_i>0λi>0\lambda_i'>0i=1,2,,i0i=1,2,\dots,i_0 满足 λixaiγiu0(x)λixaiγi\lambda_i|x-a_i|^{-\gamma_i}\le u_0(x)\le \lambda_i'|x-a_i|^{-\gamma_i'},我们证明 uuΩ^{a1,a2,,ai0}\widehat{\Omega}\setminus\{a_1,a_2,\dots,a_{i_0}\}(或相应地 Rn^\widehat{R^n})的任意紧子集 KK 上以 C2(K)C^2(K) 收敛于一个调和函数当 tt\to\infty

关键词

引用

@article{arxiv.1712.05515,
  title  = {Existence and large time behaviour of finite points blow-up solutions of the fast diffusion equation},
  author = {Kin Ming Hui and Sunghoon Kim},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1712.05515},
  year   = {2018}
}

备注

38 pages