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Viscosity solution theory for quasilinear PDEs, free boundary problems and thier applications

Research Project

Project/Area Number 18K13436
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 12020:Mathematical analysis-related
Research InstitutionTottori University of Environmental Studies (2020-2022)
Fukuoka Institute of Technology (2018-2019)

Principal Investigator

Kosugi Takahiro  公立鳥取環境大学, 人間形成教育センター, 講師 (80816215)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords粘性解 / 完全非線形方程式 / 準線形方程式 / 正則性 / 準線形作用素 / 藤田指数 / 筋骨格システム / 藤田型方程式 / 時間大域解 / 自由境界問題 / 障害物問題 / ペナルティ法 / 随伴法 / フィードフォワード制御 / 完全非線形偏微分方程式 / 平均曲率流方程式 / ロボティクス / 制御工学 / 数値計算 / 準線形偏微分方程式
Outline of Final Research Achievements

Viscosity solution is a notion of weak solutions for second-order elliptic and parabolic equations and is one of the most studied fields, especially when considering (stochastic) optimal control and equations arising from differential games.
The obstacle problem is an important equation in applications that appears in the optimal stopping problem, and since it cannot be handled as is in numerical calculations, an approximate equation is often constructed via penalization. The rate of convergence of the solution to the viscosity solution of the original obstacle problem is investigated.
Sufficient conditions for the existence of global-in-time solutions of a weakly coupled system of fully nonlinear Fujita equations are also considered. The Fujita equation is one of the most studied in the field of parabolic equations, and we extend it to a fully nonlinear system.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

粘性解理論は準線形方程式に対する正則性など発散型方程式の弱解に比べて未知な部分が少なくないため,準線形方程式を粘性解で扱うことで粘性解理論の可能性を広げる価値がある.
数値計算を行う際は一旦離散化の必要があるが,収束の速さがわかることで離散化のサイズを決定できる可能性がある.
藤田型方程式は濃度により反応速度が変わる化学反応などを表すとされているが,その完全非線形化は分枝過程と関連づく可能性がある.

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (18 results) (of which Invited: 11 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Existence of Global-in-Time Solutions to a System of Fully Nonlinear Parabolic Equations2022

    • Author(s)
      Kosugi Takahiro、Sato Ryuichi
    • Journal Title

      Acta Applicandae Mathematicae

      Volume: 181 Issue: 1 Pages: 1-24

    • DOI

      10.1007/s10440-022-00533-7

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Equivalence of Viscosity Solutions between Obstacle and Gradient Constraint Problems2020

    • Author(s)
      Kosugi Takahiro
    • Journal Title

      Funkcialaj Ekvacioj

      Volume: 63 Issue: 3 Pages: 323-343

    • DOI

      10.1619/fesi.63.323

    • NAID

      130007948948

    • ISSN
      0532-8721
    • Year and Date
      2020-12-15
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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Equivalence of viscosity solutions between obstacle and gradient constraint problems2020

    • Author(s)
      Takahiro Kosugi
    • Journal Title

      Funkcialaj Ekvacioj

      Volume: -

    • NAID

      130007948948

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  • [Journal Article] Stability conditions of an ODE arising in human motion and its numerical simulation2019

    • Author(s)
      Kosugi Takahiro、Kino Hitoshi、Goto Masaaki、Matsutani Yuki
    • Journal Title

      Results in Applied Mathematics

      Volume: 3 Pages: 100063-100063

    • DOI

      10.1016/j.rinam.2019.100063

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fundamental analysis of the musculoskeletal potential method considering muscle viscoelastic properties2019

    • Author(s)
      木野仁, 金城善博, 田原健二, 後藤雅明, 小杉卓裕
    • Journal Title

      The Proceedings of JSME annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec)

      Volume: 2019 Issue: 0 Pages: 2P2-S08

    • DOI

      10.1299/jsmermd.2019.2P2-S08

    • NAID

      130007775239

    • ISSN
      2424-3124
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      木野仁, 片山大尚, 植村充典, 小杉卓裕
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      Volume: 2019 Pages: 200-202

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      Volume: - Pages: 252-258

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  • [Presentation] 経由点を有する11リンク2骨格システムにおけるポテンシャル解析2019

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      小杉 卓裕, 後藤雅明, 田原健二, 木野仁
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      第24回ロボティクスシンポジア
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  • [Presentation] 筋屈曲点を有する筋骨格システムにおけるフィードフォワード位置決め制御2018

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      木野 仁, 後藤 雅明, 小杉 卓裕, 田原 健二
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      第36回日本ロボット学会学術講演会
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    • Invited
  • [Remarks] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/7000021015

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URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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