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反応拡散方程式系の特異摂動解と集中現象

研究課題

研究課題/領域番号 09440046
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 解析学
研究機関東北大学

研究代表者

高木 泉  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40154744)

研究分担者 長澤 壯之 (長澤 牡之)  東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70202223)
堤 誉志雄  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10180027)
西浦 廉政  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00131277)
立澤 一哉  東北大学, 大学院・理学研究科, 講師 (80227090)
飯田 雅人  岩手大学, 教育学部, 講師 (00242264)
中野 史彦  東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10291246)
増田 久弥  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10090523)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
10,900千円 (直接経費: 10,900千円)
1999年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
1998年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
1997年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
キーワード反応拡散方程式 / 特異摂動 / スパイク解 / 遷移層 / 安定性 / 反応拡散系 / 集中現象 / 半線型楕円型偏微分方程式 / パターン形式 / 遷移過程 / 活性因子
研究概要

1.高木は主として活性因子-抑制因子型の反応拡散系の定常解の安定性について,柳田英二,Wei-Ming Niと連絡をとりあって研究した.ある単独半線型ノイマン問題の特異摂動解で,あるエネルギー汎函数を最小にするものは,境界の平均曲率が最大になる点に集中するようなスパイク状の形状を持つことが知られていた.本研究では,抑制因子の拡散係数が無限大になった極限系がこの単独半線型方程式によって近似出来ることに着目し,多次元領域において,最小エネルギー解に対応する定常解の安定性を考察した.その結果,抑制因子の反応時定数が小さいときはこの定常解は安定であるが,大きいときは不安定であり,安定性が失われるときに周期解が分岐することが分った.さらに,球の場合に単独半線型ノイマン問題のスパイク状解は軸対象でなければならないことを,Chang-Shou Linの協力のもとで,証明した.
2.西浦は,飯田と協力しつつ,時問とともに複雑化する遷移パターンの発生機構を明らかにするため,数値シミュレーションを行ないながら研究を展開し,自己複製的パターンの構造を解明した.
3.堤と立澤,中野は共同で非線型波動方程式系やシュレーディンガー方程式について実解析的手法を用いて研究し,初期値問題の適切性や固有値分布に関して新しい結果を得た.
4.増田と長澤は非線型拡散方程式の解の挙動についての基礎的研究を進めた.増田は,弱解に対する最大値原理を証明し,また,定常解の存在・不存在に関する基本的結果として,星形でない領域における非線型楕円型方程式の非自明解の不存在を示した.長澤はナヴィエ・ストークス方程式の弱解のエネルギー不等式を精密化した.

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (29件)

  • [文献書誌] W.-M.Ni,I.Takagi & J.Wei: "On the location and profile of spike-layer solutions to a singularly perturbed semilinear Dirichlet problem : Intermediate solutions"Duke Mathematical Journal. 94. 597-618 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishiura and D.Ueyama: "A skeleton structure of self-replicating dynamics"Physica D. 130. 73-104 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ozawa,K.Tsutaya & Y.Tsutsumi: "Well-posedness in energy space for the Cauchy problem of Klein-Gordon-Zakharov equations with different propagation speeds in three space dimensions"Math.Ann.. 313. 127-140 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nagasawa: "Construction of weak solutions of the Navier-Stokes equations on Riemannian manifold by minimizing variational functionals"Adv.in Math.Sci.Appl.. 9. 51-71 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Masuda: "Non-existence of nontrivial solutions of nonlinear Laplace equations"Nonlinear Anal.. (印刷中).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tachizawa: "On weighted dyadic Carleson's inequalities"J.Inequalities Appl.. (印刷中).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] W.-M. Ni, I. Takagi and J. Wei: "On the location and profile of spike-layer solutions to a singularly perturbed semilinear Dirichlet problem : Intermediate solutions"Duke Mathematical Journal. 94. 597-618 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Nishiura and D. Ueyama: "A skeleton structure of self-replicating dynamics"Physica D. 130. 73-104 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Ozawa, K. Tsutaya, and Y. Tsutsumi: "Well-posedness in energy space for the Cauchy problem of Klein-Gordon-Zakharov equations with different propagation speeds in three space dimensions"Math. Ann.. 313. 127-140 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Nagasawa: "Construction of weak solutions of the Navier-Stokes equations on Riemannian manifolds by minimizing variational functionals"Adv. Math. Sci. Appl.. 9. 51-71 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Tachizawa: "On weighted dyadic Carleson's inequalities"J. Inequalities Appl.. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Masuda: "Non-existence of nontrivial solutions of nonlinear Laplace equations"Nonlinear Analysis, T.M.A.. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishiura and D.Ueyama: "A skeleton structure of self-replicating dynamics"Physica D. 130. 73-104 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nishiura,I.Ohnishi et al.: "Analytical solutions describing the phase separation driven by a free engergy containing a long-range interaction term"Chaos. 9. 329-341 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ozawa,K.Tsutaya & Y.Tsutsumi: "Well-posedness in energy space for the Cauchy problem of Kein-Gordon-Zakharov equations with different propagation speeds in three space dimensions"Math. Ann.. 313. 127-140 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nagasawa: "Construciton of weak solution of the Navier-Stokes equations on Riemannian manifold by minimizing variational functionals"Adv.in Math. Sci. Appl. 9. 51-71 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nagasawa,K.Nakane & S.Omata: "Numerical analysis for hyperbolic Ginzburg Landau system"Nonlinear Anal.. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tachizawa: "On weighted dyadic Carleson's inequalities"J. Inequalities Appl.. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Wei-Ming Ni: "On the location and profile of spike-layer solutions to a singularly perturbed semilinear Dirichlet problem:intermediate solutions" Duke Math.J.94. 597-618 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Masato IIDA: "Diffusion-induced extinction of asuperior species in a competition system" Japan J.Indust.Appl.Math. 15. 233-252 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Nagasawa,T.: "Initial-final value problems for ordinary differential equations and applications to equivariant harmonic maps" J.Math.Soc.Japan. 50. 545-555 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] I.Ohnishi: "Spectral comparison between the second and the fourth order equations of conservative type with non-local terms" Japan J.Ind.Appl.Math.15. 253-262 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nishiura: "Nonexistence of Higher Dimensional Stable Turing Patterns in the Singular Limit" SIAM J.Math.Anal. 29. 1087-1105 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nishiura: "Asymptotic configuration of stationary interfacial patterns for reaction diffusion systems" AMS/IP Studies in Math.3. 333-348 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kokubu: "Connecting orbit structure of monotone solutions in the shadow system" Journal of Differential Equations. 140. 309-364 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] S.-I.Ei: "Dynamics interfaces in a scalar parabolic equation with varable diffusion coefficients" Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics. 14. 1-23 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nagasawa: "Navier-Stokes frow on Riemannian manifolds" Nonlinear Analysis. 30. 825-832 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] F.Nakano: "Calculation of the Hall conductivity by adiabatic approximation" J.of Math.Sciences,University of Tokyo. 4. 351-371 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] W.-M.Ni: "On the location and profile of intermediate solutions to a singularly perturbed semilinear Dirichlet problem" Duku Mathematical Journal. (to be appeared). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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