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黏性哈密顿-雅可比方程在多时刻的奇性形成与正则化

偏微分方程分析 2025-04-30 v2

摘要

超二次黏性哈密顿-雅可比方程(VHJ)的柯西-狄利克雷问题在随机控制理论中有重要应用,它承认唯一的整体黏性解。因此在有限时间出现奇性(通过边界上的梯度爆破(GBU)发生)之后,解以弱意义存在。尽管黏性解理论已被广泛研究并应用于许多偏微分方程,关于解精细行为的结果较少。特别是,VHJ 黏性解在 GBU 之后的详细行为大多悬而未决。此处,在一般维数下,对每个 m1m\ge 1,我们构造出至少经历 mm 次 GBU 与 LBC 然后恢复正则性的解,以及在第一爆破时刻出现无 LBC 的 GBU 的解。在一维情形,我们得到了各时刻黏性解的完整分类,并推广到高维径向情形。此外,对每个 m2m\ge 2 及任意给定的、以任意次序在 mm 个时刻伴随/不伴随 LBC 的 GBU 类型组合,我们证明存在具有该确切 GBU 组合的解。某些解展现出一种称为“反弹”的新行为。具有多时刻奇性的 VHJ 整体弱解所展现的行为多样性大于 Fujita 方程。我们引入一种基于任意多个临界参数的方法,其连续性需要精细的论证。由于不像 Fujita 方程中那样依赖任何已知特解,我们的方法有望应用于其他方程。多时刻的奇异性行为在 VHJ 乃至随机控制理论中都是全新的。在此框架下,我们的结果意味着:对于某些空间分布的收益,若受控布朗粒子从边界附近出发,则净收益在不同时间尺度上达到盈利值,但在某些中间时刻则不然。

关键词

引用

@article{arxiv.2007.12114,
  title  = {Singularity formation and regularization at multiple times in the viscous Hamilton-Jacobi equation},
  author = {Noriko Mizoguchi and Philippe Souplet},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2007.12114},
  year   = {2025}
}

备注

57 pages, 11 figures - minor corrections with respect to the previous version