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反応拡散系における新しい展開―特異極限法の総合的研究―

研究課題

研究課題/領域番号 12304006
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 数学一般(含確率論・統計数学)
研究機関広島大学

研究代表者

三村 昌泰  広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50068128)

研究分担者 柳田 英二  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80174548)
坂元 国望  広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40243547)
太田 隆夫  広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50127990)
池田 榮雄  富山大学, 理学部, 教授 (60115128)
森田 善久  龍谷大学, 理工学部, 教授 (10192783)
辻川 亨  宮崎大学, 工学部, 教授 (10258288)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
42,000千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 6,600千円)
2002年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
2001年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
2000年度: 13,400千円 (直接経費: 13,400千円)
キーワード特異極限法 / 界面ダイナミクス / 特異摂動法 / 解の爆発 / 進行波解 / 曲率方程式 / 走化性方程式 / 慣性多様体理論 / 反応拡散系の数値計算 / 進行波 / 界面運動の数値解析 / ホモクリニック力学系 / 進行波の反射現象 / 曲率方程式解析 / 走化性モデル解析 / スパイク解の運動 / 自由境界問題 / 不安定成長系
研究概要

反応拡散系は自然科学の様々な分野において登場している。本研究ではそのような系に対してに現われるパターン,形態、界面、特異点などのダイナミクスを考察するための手法として特異極限法およびそれを相補する数値解析法の開発を行ってきた.得られた結果をテーマ毎に列挙する。
(1)競争-拡散系における棲み分けパターン解析に対して、特異極限法から自由境界問題を導出した。(2)生物系に現れるスパイク解の性質を特異極限法から議論した。(3)反応拡散方程式に現れる歪勾配系における安定性解析に成功した。(4)進行パルス及びスポット解の相互作用を力学系理論から考察し、新しい発見をした。(5)反応拡散系に現れる進行波の性質を特異摂動法から解析した。(6)高次元平均曲率方程式に関連する反応拡散方程式の解の定性的研究を進展させた。(7)走化性効果を持つ反応拡散系に現れる集合パターンの性質を特異摂動法や自己相似法から解析を行った。(8)相分離現象を支配する反応拡散系に現れる複雑な時空パターンの機構を数値シミュレーション解析から解明した。(9)反応拡散系に現れる時空パターンに対して、特異極限法および時間空間アダプテイブ法からの数値解析法を開発した。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (55件)

  • [文献書誌] M.Mimura: "Annihilation dynamics in the KPP-Fisher equations"European J.Appl.Math.. Vol.13. 195-204 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Mimura: "Pulse-pulse interaction in reaction-diffusion systems"Physica D. 165. 176-198 (2002)

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  • [文献書誌] T.Ohta: "Self-replication of a pulse in excitable reaction-diffusion systems"Phys.Rev.. E66. 036218 (2002)

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  • [文献書誌] T.Ohta: "Time-modulated oscillatory structures in phase-separating reactive mixtures"Phys.Rev. E. (in press). (2003)

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  • [文献書誌] Y.Morita: "Ginzburg-Landau Equation with Magnetic Effect in a Thin Domain"Calc.Var.Partial Differential Equations. Vol.15. 325-352 (2002)

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  • [文献書誌] K.Sakamoto: "Bifurcation of transition layers in reaction-diffusion systems"数理解析研究所講究録. 1249. 90-102 (2002)

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  • [文献書誌] E.Yanagida: "Standing pulse solutions in reaction-diffusion systems with skew gradient structure"J.Dyn.Diff.Eqs.. 4. 189-205 (2002)

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  • [文献書誌] E.Yanagida: "Mini-maximizers in reaction-diffusion systems with skew-gradient structure"J.Diff.Eqs.. 179. 311-335 (2002)

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  • [文献書誌] S.-I.Ei: "The motion of weakly interacting pulses in reaction-diffusion systems"J.Dyn.Diff.Eqs.. 14(1). 85-137 (2002)

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  • [文献書誌] S.-I.Ei: "Dynamics of metastable localized patterns and its application to the interaction of spike solutions for the Gierer-Meinhardt systems in two spatial dimensions"Japan J.Ind.Appl.Math.. 19(2). 181-226 (2002)

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  • [文献書誌] T.Tsujikawa: "Exponential attractor for an absorbate-induced phase transition model"Kyusyu J.Math.. 56. 313-336 (2002)

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  • [文献書誌] H.Ishii: "A class of stochastic optimal control problems with state constraint"Indiana Univ.Math.J.. 51. 1169-1198 (2002)

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  • [文献書誌] M. Mimura: "Annihilation dynamics in the KPP-Fisher equations"European J. Appl, Math.. 13. 195-204 (2002)

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  • [文献書誌] M. Mimura: "Pulse-pulse interaction in reaction-diffusion systems"Physica D. 165. 176-198 (2002)

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  • [文献書誌] T. Ohta: "Self-replication of a pulse in excitable reaction-diffusion systems"Phys. Rev.. E66. 036218 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Ohta: "Time-modulated oscillatory structures in phase-separating reactive mixtures"Phys. Rev. E. In press. (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Morita: "Ginzurg-Landau Equation with Msignetic Effect in a Thin Domain"Calc. Van Partial Diff. Wqns. 15. 325-352 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Sakamoto: "Bifurcation of transition layers in Reaction-diffusion systems"RIMS Kokyuroku, Kyoto Univ.. 1249. 90-102 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E. Yanagida: "Standing pulse solutions in reaction-diffusion systems with skew gradient structure"J. Dyn. Diff. Eqs.. 4. 189-205 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E. Yanagida: "Mini-maximizers in reaction-diffusion systems with skew-gradient structure"J. Diff. Eqs.. 179. 311-335 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.-I. Ei: "The motion of weakly interacting pulses in reaction-diffusion systems"J.Dyn. Diff. Eqs.. 14(1). 85-137 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.-I. Ei: "Dynamics of metastable localized patterns and its application to the interaction of spike solutions for the Gierer-Meinhardt systems in two spatial dimensions"Japan J. Ind. Appl. Math.. 19(2). 181-226 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Tsujikawa: "Exponential attractor for an absorbate-induced phase transition model"Kyushu J. Math.. 56. 313-336 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ishii: "A class of stochastic optimal control problems with state constraint"Indian Univ. Math. J.. 51. 1169-1198 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Mimura: "Annihilation dynamics in the KPP-Fisher equation"European J. Appi. Math.. Vol.13. 195-204 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimura: "Vanishing latent heat limit in a Stefan-like problem arising in Biology"Nonlinear Analysis, Series A. (In press). (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ohta: "Target patterns in phase separation induced by cross-linking"Journal of Physical Society of Japan. 70. 729-732 (2001)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ohta: "Time-modulated oscillatory structures in phase-separating reactive mixtures"Phys. Rev.E. (In press).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Morita: "Ginzburg-Landau Equation with Magnetic Effect in a Thin Domain"Calc. Var. Partial Differential Equations. Vol.15. 325-352 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sakamoto: "Bifurcation of transition layers in reaction-diffusion systems"数理解析研究所講究録. 1249. 90-102 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] E.Yanagida: "Stable subharmonic solutions of reaction-diffusion equations on an arbitrary domain"Disc. Cont. Dyn. Systems. Vol.8. 209-218 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] E.Yanagida: "Mini-maximizers in reaction-diffusion systems with skew-gradient structure"Diff. Eqs.. 179. 311-335 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.-l.Ei: "The motion of weakly interacting pulses in reaction-diffusion systems"J.D.D.E.. 14(1). 85-137 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.-l.Ei: "Dynamics of metastable localized patterns and its application to the interaction of spike solutions for the Gierer-Meinhardt systems in two spatial dimension"Japan J. Ind. AppI. Math. 19(2). 181-226 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsujikawa: "Exponential attractor for an absorbate-induced phase transition model"Kyusyu J. Math. Vol.56. 313-336 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ishli: "A class of stochastic optimal control problems with state constraint"Indiana Univ. Math. J.. Vol.51. 1169-1198 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimura: "A competition-diffusion system approximation to the classical two-phase Stefan problem"Japan J. Industrial and Appl. Mathematics. Vol. 18. 161-180 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimura: "Pulse-pulse interaction in reaction-diffusion systems"Physica D. (in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ohta: "Pulse dynamics in a reaction-diffusion system"Physica D. 151. 61-72 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ohta: "Self-Propulsion of Cellular Structures in Chemically Reacting Mixtures"Physical Review. E64. 045201-1-045201-4 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] E.Yanagida: "Life span of solutions with large initial data in a semilinear parabolic equation"Indiana Math. J.. 50. 591-610 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] E.Yanagida: "Monotonicity of stable solutions in shadow systems"Trans. Amer. Math. Soc.. 353. 5057-5069 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Morita: "Breaking Homoclinic Bifurcations in Diffusively Coupled Equations"J. Dynamics and Differential Equations. Vol. 13. 613-649 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsujikawa: "Exponential attractor for a chemotaxis-growth system of equations"Nonlinear Analysis. (in press).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sakamoto: "Internal Layers Intersecting the Boundary of Domain in the Allen-Cahn Equation"Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics. Vol. 18・No. 3. 697-738 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 柳田英二, 榮伸一朗: "微分方程式論"朝倉書店. 1-224 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimura: "Hormone-dependent model on seed germination sensitive to growth stage"J.Phys.Jpn.. 69-4. 460-470 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimura: "Reaction-diffusion modelling of bacterial colony pattems"Physica A. 282. 283-303 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimura: "Dynamics of travelling breathers arising in reaction-diffusion systems-ODE modelling approach-"Hiroshima Math.J.. 30. 221-256 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Morita: "Collision and collapse of layers in a 1-D scalar reaction-diffusion equation"Physica D. vol.140. 151-170 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ikeda: "Bifurcation phenomena from standing pulse solutions of bistable reaction-diffusion systems"Journal of Dynamics and Differential Equations. Vol.12. 117-167 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.-I.Ei.: "Renormalization-group method for reduction of evolution equations ; invariant manifolds and envelopes"Annals of Physics. 280. 236-298 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] E.Yanagida: "Extinction and blowup of positive radial solutions for a semilinear elliptic equation,"Nonlinear Anal.. 39. 365-377 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] E.Yanagida: "Existence of stable subharmonic solutions for reaction-diffusion equations."J.Differential Equations. 169. 255-280 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 三村昌泰: "生物の形づくりの数理と物理(第3章執筆)"共立出版株式会社. 1-48 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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