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 n n n 维 (n ≥ 1 n\ge 1 n ≥ 1 ) 半线性波动方程 ∂ t 2 u − Δ u + μ t ∂ t u = ∣ u ∣ p \partial_t^2u-\Delta u+\frac{\mu}{t}\partial_tu=|u|^p ∂ t 2 u − Δ u + t μ ∂ t u = ∣ u ∣ p ,其中 t ≥ 1 t\ge 1 t ≥ 1 ,p > 1 p>1 p > 1 且 μ > 0 \mu>0 μ > 0 ,当 p > p c r i t ( n , μ ) = max { p s ( n + μ ) , p f ( n ) } p>p_{crit}(n,\mu)=\max\{p_s(n+\mu), p_f(n)\} p > p cr i t ( n , μ ) = max { p s ( n + μ ) , p f ( n )} (其中 p s ( n + μ ) = n + μ + 1 + ( n + μ ) 2 + 10 ( n + μ ) − 7 2 ( n + μ − 1 ) p_{s}(n+\mu)=\frac{n+\mu+1+\sqrt{(n+\mu)^2+10(n+\mu)-7}}{2(n+\mu-1)} p s ( n + μ ) = 2 ( n + μ − 1 ) n + μ + 1 + ( n + μ ) 2 + 10 ( n + μ ) − 7 且 p f ( n ) = 1 + 2 n p_f(n)=1+\frac{2}{n} p f ( n ) = 1 + n 2 )时,全局小数据弱解 u u u 是否存在。注意到当 1 < p ≤ p c r i t ( n , μ ) 1<p\le p_{crit}(n,\mu) 1 < p ≤ p cr i t ( n , μ ) 时,弱解 u u u 会在有限时间内发生爆破。此外,对于 n = 1 n=1 n = 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 = 2 n=2 n = 2 时的这一开放问题。作为第一部分,在本文中,我们针对 p s ( 2 + μ ) < p < p c o n f ( 2 , μ ) = μ + 5 μ + 1 p_{s}(2+\mu)<p<p_{conf}(2,\mu)=\frac{\mu+5}{\mu+1} p s ( 2 + μ ) < p < p co n f ( 2 , μ ) = μ + 1 μ + 5 且 μ ∈ ( 0 , 1 ) ∪ ( 1 , 2 ) \mu\in(0,1)\cup(1,2) μ ∈ ( 0 , 1 ) ∪ ( 1 , 2 ) 的情况建立了全局小解 u u u 。我们的主要手段是寻找合适的共形幂 p c o n f ( 2 , μ ) p_{conf}(2,\mu) p co n f ( 2 , μ ) ,并为线性广义 Tricomi 方程 ∂ t 2 v − t m Δ v = F ( t , x ) \partial_t^2v-t^m\Delta v=F(t,x) ∂ t 2 v − t m Δ v = F ( t , x ) (m > 0 m>0 m > 0 ) 的解推导出新型的时空加权 L t q L x q ( [ 1 , ∞ ) × R 2 ) L^{q}_tL^{q}_x([1, \infty)\times \mathbb{R}^2) L t q L x q ([ 1 , ∞ ) × R 2 ) 或 L t q L r ν L θ 2 ( [ 1 , ∞ ) × [ 0 , ∞ ) × [ 0 , 2 π ] ) L^q_tL^\nu_rL^2_{\theta}([1, \infty)\times [0, \infty)\times [0, 2\pi]) L t q L r ν L θ 2 ([ 1 , ∞ ) × [ 0 , ∞ ) × [ 0 , 2 π ]) Strichartz 估计。在后续论文中,我们将证明在剩余的 p > 1 p>1 p > 1 且 μ > 0 \mu>0 μ > 0 情况下小解 u u u 的全局存在性。
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