| Project/Area Number |
21K03310
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 12020:Mathematical analysis-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
柴田 徹太郎 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (90216010)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 分岐問題 / 非線形固有値問題 / 漸近解析 / 逆分岐問題 / 分岐理論 / 精密解析 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、分岐曲線の大域的構造の精密解析により得られた成果を同時に逆問題にフィードバックするという、画期的な研究手法によるものである。問題解決のアプローチとして、常微分方程式論的手法と関数解析的手法や特殊関数の漸近的性質を組み合わせる手法を中心として、非線形固有値問題の精密な解析法を確立する。さらに、これらの研究で得られた結果を用いて、未開拓分野である逆分岐問題の解析にアプローチする。この画期的な解析法により、逆分岐問題の研究の新展開が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の今年度の目標は前年度の研究成果をふまえて、非線形楕円型方程式の分岐問題とそれに対応する逆問題を、主として常微分方程式論的手法を中心に解析を進めることである。ここで用いる手法はタイムマップ法と呼ばれる解析法を中心として、特殊関数論、変分法等を組み合わせて、考察する方程式の解や分岐曲線を精密に解析することである。様々な分野に出現する現象を解析するために導出された、非局所項を含む非線形微分方程式に関する解析法を前年度に開発したが、このアプローチをさらに発展させて、様々なキルヒホッフ関数をもつ非線形微分方程式の固有値問題の具体的な解の形状や分岐曲線の形状を導くことに成功した。特に、キルヒホッフ関数が畳み込みの形である方程式は、これまで考察してきた自励系の方程式とは異なり、非自励系の方程式となる。このような方程式を扱うにはこれまで有効であったタイムマップ法をさらに拡張する必要があった。そこで、考察する方程式に対応する非線形項にべき関数をもつ自励系の方程式の正値解の一意性を十分に活用して、複雑化した計算を実行することで解と分岐曲線の形状を精密に解析することに成功した。この方程式は様々な自然現象を記述するときに現れることが多く、幅広い分野での応用が期待できる。分岐曲線の大域的構造が考察する方程式の特徴を反映していることから、今後は得られた成果を偏微分方程式の解析法に拡張することを目指す。
また逆分岐問題に関しては 方程式に含まれる未知の非線形項がキルヒホッフ関数の場合の具体例を得ることができたので、これまで得られていた分岐曲線の漸近挙動から未知の非線形項を決定するという逆分岐問題の研究に対して新たな局面を切り開いたといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度の研究成果を踏まえ、さらに踏み込んだ非線形固有値問題を考察することができたことで、より広い方向への研究の発展が期待できることとなった。また、これまでは解析することが困難と考えられていた非自励系の方程式の精密解析に対するアプローチを開発することができるようになったため、今後のさらなる研究の発展が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最近の研究成果をふまえ、これまでに得られていた非局所項を持つ非線形常微分方程式の研究とアプローチが、領域が球対称である場合の偏微分方程式に関して適応可能になるような方向での研究を推進していく。このためには非自励系の非線形常微分方程式の固有値問題に対する新しい研究方法の開発と、タイムマップ法の改良を推し進めていく。
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