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具尺度不变阻尼的二维半线性波动方程的全局小数据弱解,I

偏微分方程分析 2025-07-15 v2

摘要

存在一个有趣的开放问题:对于具尺度不变阻尼的 nn 维 (n1n\ge 1) 半线性波动方程 t2uΔu+μttu=up\partial_t^2u-\Delta u+\frac{\mu}{t}\partial_tu=|u|^p,其中 t1t\ge 1p>1p>1μ>0\mu>0,当 p>pcrit(n,μ)=max{ps(n+μ),pf(n)}p>p_{crit}(n,\mu)=\max\{p_s(n+\mu), p_f(n)\}(其中 ps(n+μ)=n+μ+1+(n+μ)2+10(n+μ)72(n+μ1)p_{s}(n+\mu)=\frac{n+\mu+1+\sqrt{(n+\mu)^2+10(n+\mu)-7}}{2(n+\mu-1)}pf(n)=1+2np_f(n)=1+\frac{2}{n})时,全局小数据弱解 uu 是否存在。注意到当 1<ppcrit(n,μ)1<p\le p_{crit}(n,\mu) 时,弱解 uu 会在有限时间内发生爆破。此外,对于 n=1n=1 的情况,该开放问题最近已被解决。我们现在系统地解决 n=2n=2 时的这一开放问题。作为第一部分,在本文中,我们针对 ps(2+μ)<p<pconf(2,μ)=μ+5μ+1p_{s}(2+\mu)<p<p_{conf}(2,\mu)=\frac{\mu+5}{\mu+1}μ(0,1)(1,2)\mu\in(0,1)\cup(1,2) 的情况建立了全局小解 uu。我们的主要手段是寻找合适的共形幂 pconf(2,μ)p_{conf}(2,\mu),并为线性广义 Tricomi 方程 t2vtmΔv=F(t,x)\partial_t^2v-t^m\Delta v=F(t,x) (m>0m>0) 的解推导出新型的时空加权 LtqLxq([1,)×R2)L^{q}_tL^{q}_x([1, \infty)\times \mathbb{R}^2)LtqLrνLθ2([1,)×[0,)×[0,2π])L^q_tL^\nu_rL^2_{\theta}([1, \infty)\times [0, \infty)\times [0, 2\pi]) Strichartz 估计。在后续论文中,我们将证明在剩余的 p>1p>1μ>0\mu>0 情况下小解 uu 的全局存在性。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.18677,
  title  = {Global small data weak solutions of 2-D semilinear wave equations with scale-invariant damping, I},
  author = {Li Qianqian and Wang Dinghuai and Yin Huicheng},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.18677},
  year   = {2025}
}

备注

51 pages