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2023 Fiscal Year Research-status Report

Stability of standing waves for the nonlinear Schr\"odinger equation with an external potential

Research Project

Project/Area Number 23K03174
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

池田 正弘  国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 研究員 (00749690)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2027-03-31
Keywordsシュレディンガー方程式 / 臨界指数 / 関数空間 / 解の爆発 / 解の散乱 / 力学系 / 無限次元 / 一意性
Outline of Annual Research Achievements

本年度は学術論文14本が当該研究分野の権威のある査読付き国際誌及び国際会議に採録が確定した. それらのうち特に本研究課題の重要な成果の概要を述べる. 空間1次元の非斉次Besov空間及びSobolev空間上の合成作用素の有界性に関する必要十分条件を証明した. これは数学分野の権威ある国際紙Math. Annに採録されている. あるシフト写像から定まる記号力学系のPerron-Frobenius作用素の一般化スペクトルを導出, さらにその作用素の一般化スペクトル分解を示した. これは力学系分野で権威のあるSIAM Journal on Applied Dynamical Systemsに採録されている. 長距離型の外場ポテンシャルを持つ空間3次元で3次の非線形項を持つシュレディンガー方程式の基底状態未満の作用を持つ解の時間無限大での挙動(散乱)を示した. これは解析学における国際紙JMAAに採録されている. 星型グラフ上の非線形シュレディンガー方程式に対して基底状態未満の初期値を持つ解の時間挙動に関する必要十分条件を示した. これは国際紙Partial Differential Equations and Applicationsに採録されている. 空間1次元上の質量臨界シュレディンガー方程式に対して解の爆発に関する汎用的な証明を与えた. それをいくつかの重要な線形ポテンシャルを有するものに適用した. これは国際紙Differential Equations & Applicationsに採録されている. Hardy-Henon型拡散方程式に対する無条件一意性を研究した. これはMath. Annに採録が確定した. 測度距離空間上の非線形消散型波動方程式の臨界指数を導出した. これは国際紙EECTに採録が確定している.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は学術論文14本が当該研究分野の権威のある査読付き国際誌及び国際会議に採録が確定したので, ある程度順調に研究が進展していると言える. 以下いくつかの研究の進捗状況を述べる. Besov空間上の合成作用素の有界性に関する研究(空間1次元かつ1<s<1+1/p, s:微分指数)は, 権威ある国際紙Math. Annに採録された. シフト写像から定まる記号力学系のPerron-Frobenius作用素は, 一般に連続スペクトルを持つが, そのような状況の中で, 適切なGelfant tripletsを定めて, 一般化スペクトルを導出したことは, 当該分野に革新的な前進があったと言える. 長距離型の線形ポテンシャルを持つ非線形シュレディンガー方程式の研究は, 短距離型のポテンシャルを持つ場合より, 困難である. その中で, 基底状態未満の初期値を持つ解の時間挙動を決定したことは大きな前進があった. 星型グラフ上のシュレディンガー方程式において, 凝集コンパクト性定理の成立は長年の懸念であった. その中で, それを示したことは, 革新的な前進であった. 空間1次元上の質量臨界シュレディンガー方程式に対して解の爆発の汎用的な証明を与えたことは成果があった. Hardy-Henon型拡散方程式に対する無条件一意性の研究は, 権威ある国際紙Math. Annに採録が確定していることから分かるように, この分野にブレークスルーをもたらした. 特に, 重み付きLorentz空間に関する調和解析的な部分も明らかにしていることは特筆すべき点である. 測度距離空間上の非線形消散型波動方程式の研究は, その自己共役作用素が, 種々の楕円型作用素を包含しており, 非常に汎用性のある結果となった.

Strategy for Future Research Activity

上述の研究の今後の進め方は以下である. Besov空間上の合成作用素の有界性に関する研究は, 高次元の場合と微分指数がその他の未解決な場合を研究する. シフト写像から定まる記号力学系のPerron-Frobenius作用素に関する研究は, 扱われていなかった有限型シフトの場合を研究する. 長距離型の線形ポテンシャルを持つ非線形シュレディンガー方程式の研究は, 基底状態以上の初期値に関する解の時間挙動に関する研究を行う. 星型グラフ上の非線形シュレディンガー方程式の研究においても, 基底状態以上の初期値に関する解の時間挙動に関する研究を行う. Hardy-Henon型拡散方程式に関する研究は, 重み付きルベーグ空間の枠組みでは捉えることのできないデータに関する解の性質を明らかにする. また我々の用いた重み付きLorentz空間とその他の重み付きLorentz空間の関係性を明らかにする. 測度距離空間上の非線形消散型波動方程式に関する研究は, より汎用性のある時間減衰評価を導出することが次の目標である. いずれの課題も当該研究分野において, 非常に意義のある課題である.

Causes of Carryover

予定していた出張をキャンセルしたため, 残額が生じた. 次年度は, 国内・国外出張を行い研究の充実化を図る.

  • Research Products

    (27 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Tunis El Manar(チュニジア)

    • Country Name
      TUNISIA
    • Counterpart Institution
      University of Tunis El Manar
  • [Journal Article] Blow-up Solutions to Nonlinear Schrodinger Equation with a Potential2024

    • Author(s)
      Hamano Masaru、Ikeda Masahiro
    • Journal Title

      Schrodinger Equation - Fundamentals Aspects and Potential Applications.

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.5772/intechopen.113907

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Global dynamics below a threshold for the nonlinear Schrodinger equations with the Kirchhoff boundary and the repulsive Dirac delta boundary on a star graph2024

    • Author(s)
      Hamano Masaru、Ikeda Masahiro、Inui Takahisa、Shimizu Ikkei
    • Journal Title

      Partial Differential Equations and Applications

      Volume: 5 Pages: -

    • DOI

      10.1007/s42985-024-00274-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Blow-up solutions for non-scale-invariant Nonlinear Schrodinger equation in one dimension2024

    • Author(s)
      Hamano Masaru, Ikeda Masahiro, Machihara Shuji
    • Journal Title

      Differential Equations & Applications

      Volume: 16 Pages: 71~83

    • DOI

      10.7153/dea-2024-16-04

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unconditional uniqueness and non-uniqueness for Hardy-Henon parabolic equations2024

    • Author(s)
      Chikami Noboru、Ikeda Masahiro、Taniguchi Koichi、Tayachi Slim
    • Journal Title

      Mathematische Annalen

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1007/s00208-024-02828-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Global existence and asymptotic behavior for semilinear damped wave equations on measure spaces2024

    • Author(s)
      Ikeda Masahiro、Taniguchi Koichi、Wakasugi Yuta
    • Journal Title

      Evolution Equations and Control Theory

      Volume: 0 Pages: 0~0

    • DOI

      10.3934/eect.2024018

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] C*-Algebraic Machine Learning: Moving in a New Direction2024

    • Author(s)
      Hashimoto Yuka, Ikeda Masahiro, Hachem Kadri
    • Journal Title

      Proceedings of The 41th International Conference on Machine Learning (ICML)

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deep Learning with Kernels through RKHM and the Perron-Frobenius Operator2024

    • Author(s)
      Hashimoto Yuka, Ikeda Masahiro, Hachem Kadri
    • Journal Title

      Proc. of NeurIPS 2023

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Boundedness of composition operators on higher order Besov spaces in one dimension2023

    • Author(s)
      Ikeda Masahiro、Ishikawa Isao、Taniguchi Koichi
    • Journal Title

      Mathematische Annalen

      Volume: 388 Pages: 4487~4510

    • DOI

      10.1007/s00208-023-02637-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generalized Eigenvalues of the Perron-Frobenius Operators of Symbolic Dynamical Systems2023

    • Author(s)
      Chiba Hayato、Ikeda Masahiro、Ishikawa Isao
    • Journal Title

      SIAM Journal on Applied Dynamical Systems

      Volume: 22 Pages: 2825~2855

    • DOI

      10.1137/22M1476204

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scattering solutions to nonlinear Schrodinger equation with a long range potential2023

    • Author(s)
      Hamano Masaru、Ikeda Masahiro
    • Journal Title

      Journal of Mathematical Analysis and Applications

      Volume: 528 Pages: 127468~127468

    • DOI

      10.1016/j.jmaa.2023.127468

  • [Journal Article] Universal Approximation Property of Invertible Neural Networks2023

    • Author(s)
      Ishikawa Isao, Teshima Takeshi, Tojo Koichi, Oono Kenta, Ikeda Masahiro, Sugiyama Masashi
    • Journal Title

      Journal of Machine Learning Research

      Volume: 24 Pages: 1~68

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Joint group invariant functions on data-parameter domain induce universal neural networks2023

    • Author(s)
      Sonoda Sho, Ishi Hideyuki, Ishikawa Isao, Ikeda Masahiro
    • Journal Title

      NeurIPS 2023 Workshop: Symmetry and Geometry in Neural Representations (NeurReps)

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deep ridgelet transform: Voice with Koopman operator constructively proves universality of formal deep networks2023

    • Author(s)
      Sonoda Sho, Hashimoto Yuka, Ishikawa Isao, Ikeda Masahiro
    • Journal Title

      NeurIPS 2023 Workshop: Symmetry and Geometry in Neural Representations (NeurReps)

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Deep ridgelet transform: Voice with Koopman operator constructively proves universality of formal deep networks2023

    • Author(s)
      Sonoda Sho, Hashimoto Yuka, Ishikawa Isao, Ikeda Masahiro
    • Organizer
      NeurIPS 2023 Workshop: Symmetry and Geometry in Neural Representations (NeurReps)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Joint group invariant functions on data-parameter domain induce universal neural networks2023

    • Author(s)
      Sonoda Sho, Ishi Hideyuki, Ishikawa Isao, Ikeda Masahiro
    • Organizer
      NeurIPS 2023 Workshop: Symmetry and Geometry in Neural Representations (NeurReps)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deep Learning with Kernels through RKHM and the Perron-Frobenius Operator2023

    • Author(s)
      Hashimoto Yuka, Ikeda Masahiro, Hachem Kadri
    • Organizer
      Thirty-seventh Conference on Neural Information Processing Systems (NeurIPS2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] L^p-L^q estimate for the damped wave equation and the critical exponent for the nonlinear problem with slowly decaying data2023

    • Author(s)
      Ikeda Masahiro
    • Organizer
      Seminar at Hanoi University of Science and Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Heat on hypergraph and its application to network analysis2023

    • Author(s)
      Ikeda Masahiro
    • Organizer
      ICIAM 2023 Tokyo
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A characterization of boundedness of composition operators on Orlicz-Morrey spaces2023

    • Author(s)
      池田 正弘, 川澄 亮太, 石川 勲
    • Organizer
      日本数学会・2023年度年会
  • [Presentation] An approximation of evolution equation with clique expansion of hypergraph Laplacian2023

    • Author(s)
      池田 正弘, 内田 俊, 深尾 武史
    • Organizer
      日本数学会・2023年度年会
  • [Presentation] Koopman作用素表現を用いた深層ニューラルネットのリッジレット変換2023

    • Author(s)
      園田 翔, 橋本 悠香, 石川 勲, 池田 正弘
    • Organizer
      第26回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2023)
  • [Presentation] ニューラルネットのパラメータに作用する双対群と普遍性定理の表現論的証明2023

    • Author(s)
      園田 翔, 伊師 英之, 石川 勲, 池田 正弘
    • Organizer
      第26回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2023)
  • [Presentation] 2次元外部領域における臨界型半線型消散型波動方程式について2023

    • Author(s)
      池田 正弘, 側島 基宏, 谷口 晃一, 若杉 勇太
    • Organizer
      2023年度日本数学会秋季総合分科会
  • [Presentation] Boundedness of composition operators on Orlicz-Morrey spaces2023

    • Author(s)
      池田 正弘, 石川 勲, 川澄 亮太
    • Organizer
      2023年度日本数学会秋季総合分科会
  • [Presentation] Scattering and blow-up solutions to energy critical NLS with an inverse square potential2023

    • Author(s)
      浜野 大, 池田 正弘
    • Organizer
      2023年度日本数学会秋季総合分科会
  • [Remarks] Masahiro Ikeda's webpage

    • URL

      https://sites.google.com/view/masahiroikedaswebpage/home

URL: 

Published: 2024-12-25  

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