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抛物-抛物趋化系统的行波解存在性

偏微分方程分析 2016-11-28 v2

摘要

本文致力于研究如下抛物-抛物趋化系统的行波解,{ut=Δuχ(uv)+u(abu),xRNτvt=Δvv+u,xRN, \begin{cases} u_{t}= \Delta u-\chi \nabla \cdot (u \nabla v) + u(a-bu),\quad x\in\mathbb{R}^N \tau v_t=\Delta v-v+u, \quad x\in\mathbb{R}^N, \end{cases} 其中 u(x,t)u(x,t) 表示移动物种的种群密度,v(x,t)v(x,t) 表示趋化吸引剂的种群密度,χ\chi 表示趋化敏感度。我们证明了对每个 τ>0\tau >0,存在 0<χτ<b20<\chi_{\tau}^*<\frac{b}{2},使得对每个 0<χ<χτ0<\chi<\chi_{\tau}^*,存在两个正数 2ac(χ,τ)<c(χ,τ)2\sqrt a \le c^{*}(\chi,\tau)<c^{**}(\chi,\tau) 满足:对每个 c[c(χ,τ) c(χ,τ)) c\in [ c^{*}(\chi,\tau)\,\ c^{**}(\chi,\tau))ξSN1\xi\in S^{N-1},该系统具有速度为 cc、连接常数解 (ab,ab)(\frac{a}{b},\frac{a}{b})(0,0)(0,0) 的行波解 (u(x,t),v(x,t))=(U(xξct;τ),V(xξct;τ))(u(x,t),v(x,t))=(U(x\cdot\xi-ct;\tau),V(x\cdot\xi-ct;\tau)),且它不具有速度小于 2a2\sqrt a 的此类行波解。此外,limχ0+c(χ,τ)=, \lim_{\chi\to 0^+}c^{**}(\chi,\tau)=\infty, limχ0+c(χ,τ)={2a if0<a1+τa(1τ)+1+τa(1τ)++a(1τ)+1+τaifa1+τa(1τ)+, \lim_{\chi\to 0^+}c^{*}(\chi,\tau)=\begin{cases} 2\sqrt{a}\qquad \qquad \qquad\ \text{if} \quad 0<a\leq \frac{1+\tau a}{(1-\tau)_+}\cr \frac{1+\tau a}{(1-\tau)_{+}}+\frac{a(1-\tau)_{+}}{1+\tau a}\quad \text{if} \quad a\geq \frac{1+\tau a}{(1-\tau)_+}, \end{cases} 以及 limxU(x;τ)eμx=1, \lim_{x\to -\infty}\frac{U(x;\tau)}{e^{-\mu x}}=1, 其中 μ\mu 是方程 μ+aμ=c\mu+\frac{a}{\mu}=c 在区间 (0,min{a,1+τa(1τ)+})(0, \min\{\sqrt a, \sqrt{\frac{1+\tau a}{(1-\tau)_+}}\}) 中的唯一解。进而,成立 limτ0+χτ=b2\lim_{\tau\to 0^+}\chi_{\tau}^*=\frac{b}{2}

关键词

引用

@article{arxiv.1610.05215,
  title  = {Existence of Traveling wave solutions of parabolic-parabolic chemotaxis systems},
  author = {Rachidi B. Salako and Wenxian Shen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1610.05215},
  year   = {2016}
}

备注

arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1609.05387