S^N 球面冠上的 Emden-Fowler 方程
偏微分方程分析
2019-12-25 v1
摘要
设 S N ⊂ R N + 1 \mathbb{S}^N\subset\mathbb{R}^{N+1} S N ⊂ R N + 1 ,N ≥ 3 N\ge 3 N ≥ 3 ,为单位球面,并设 S Θ ⊂ S N S_{\Theta}\subset\mathbb{S}^N S Θ ⊂ S N 为测地半径为 Θ ∈ ( 0 , π ) \Theta\in(0,\pi) Θ ∈ ( 0 , π ) 的测地球。我们研究 S Θ S_{\Theta} S Θ 上 Emden-Fowler 方程径向解的分岔图 { ( Θ , ∥ U ∥ ∞ ) } ⊂ R 2 \{(\Theta,\left\|U\right\|_{\infty})\}\subset\mathbb{R}^2 {( Θ , ∥ U ∥ ∞ )} ⊂ R 2 :Δ S N U + U p = 0 \Delta_{\mathbb{S}^N}U+U^p=0 Δ S N U + U p = 0 于 S Θ S_{\Theta} S Θ 内,U = 0 U=0 U = 0 于 ∂ S Θ \partial S_{\Theta} ∂ S Θ ,U > 0 U>0 U > 0 于 S Θ S_{\Theta} S Θ 内,其中 p > 1 p>1 p > 1 。除其他结果外,我们证明如下:对每个 p > p S : = ( N − 2 ) / ( N + 2 ) p>p_{\rm S}:=(N-2)/(N+2) p > p S := ( N − 2 ) / ( N + 2 ) ,存在 Θ ‾ ∈ ( 0 , π ) \underline{\Theta}\in(0,\pi) Θ ∈ ( 0 , π ) 使得该问题在 Θ ∈ ( Θ ‾ , π ) \Theta\in(\underline{\Theta},\pi) Θ ∈ ( Θ , π ) 时有径向解,而在 Θ ∈ ( 0 , Θ ‾ ) \Theta\in(0,\underline{\Theta}) Θ ∈ ( 0 , Θ ) 时无径向解。此外,当 Θ \Theta Θ 接近 π \pi π 时,该解在径向函数空间中唯一。若 p S < p < p J L p_{\rm S}<p<p_{\rm JL} p S < p < p JL ,则存在 Θ ∗ ∈ ( Θ ‾ , π ) \Theta^*\in(\underline{\Theta},\pi) Θ ∗ ∈ ( Θ , π ) 使得该问题在 Θ = Θ ∗ \Theta=\Theta^* Θ = Θ ∗ 时有无限多个径向解,其中当 N ≥ 11 N\ge 11 N ≥ 11 时 p J L = 1 + 4 N − 4 − 2 N − 1 p_{\rm JL}= 1+\frac{4}{N-4-2\sqrt{N-1}} p JL = 1 + N − 4 − 2 N − 1 4 ,当 2 ≤ N ≤ 10 2\le N\le 10 2 ≤ N ≤ 10 时 p J L = ∞ p_{\rm JL}=\infty p JL = ∞ 。我们还研究了当 p → ∞ p\to\infty p → ∞ 和 p ↓ 1 p\downarrow 1 p ↓ 1 时分岔图的渐近行为。
引用
@article{arxiv.1912.11239,
title = {The Emden-Fowler equation on a spherical cap of $\mathbb{S}^N$},
author = {Atsushi Kosaka and Yasuhito Miyamoto},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.11239},
year = {2019}
}