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種々の非線形性を持つ拡散方程式の解の挙動

研究課題

研究課題/領域番号 15K17573
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数学解析
研究機関静岡大学

研究代表者

藤嶋 陽平  静岡大学, 工学部, 准教授 (70632628)

研究協力者 猪奥 倫左  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード非線形熱方程式 / 自己相似性 / 準スケール変換 / 可解性 / 前方自己相似解 / 特異性 / 藤田指数 / 非線形拡散方程式 / 解の局所存在・非存在 / 時間大域解 / 漸近挙動 / 熱方程式 / 非線形問題 / 拡散現象 / 解の存在 / 解の特異性 / 有限時間爆発 / 拡散方程式 / 非線形現象 / 爆発問題 / 解の存在・非存在
研究成果の概要

反応拡散方程式の一つである非線形熱方程式に対する可解性を考察し、初期状態を記述する関数が与えられた際に方程式の解が存在するのかを考察した。特に、非線形項を特定の形に限定せず、一般の非線形熱方程式に対する解析を行い、時間局所解が存在するための最適な初期関数の可積分性を導出することができた。さらには、指数型非線形熱方程式を考察し、時間大域解が存在するための初期関数の最適な条件を導くことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、自己相似性と呼ばれる数学的構造が存在しない非線形熱方程式を扱い、その可解性を考察した。本研究で用いた議論は、自己相似変換と呼ばれる自己相似性に基づく変換を一般化することで行われた。この一般化により、既存の研究では扱うことが難しい、自己相似性を持たない方程式に対しても可解性を考察することが可能となり、解析対象が大幅に広がった。可解性に限らず、解の挙動など、これまでの自己相似性に基づく様々な議論を一般化することができる可能性があり、今後の研究の進展が期待される。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Friedrich-Alexander University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Friedrich-Alexander University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Existence and nonexistence of solutions for the heat equation with a superlinear source term2018

    • 著者名/発表者名
      Yohei Fujishima and Norisuke Ioku
    • 雑誌名

      J. Math. Pures Appl. (9)

      巻: 118 ページ: 128-158

    • DOI

      10.1016/j.matpur.2018.08.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global existence and blow-up of solutions for the heat equation with exponential nonlinearity2018

    • 著者名/発表者名
      Fujishima Yohei
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations

      巻: 264 号: 11 ページ: 6809-6842

    • DOI

      10.1016/j.jde.2018.01.048

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A fairly strong stability result for parabolic quasiminimizers2018

    • 著者名/発表者名
      Fujishima Yohei、Habermann Jens、Masson Mathias
    • 雑誌名

      Mathematische Nachrichten

      巻: 291 号: 8-9 ページ: 1269-1282

    • DOI

      10.1002/mana.201700018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stability for parabolic quasi minimizers in metric measure spaces2018

    • 著者名/発表者名
      Fujishima Yohei、Habermann Jens
    • 雑誌名

      Rendiconti Lincei - Matematica e Applicazioni

      巻: 29 号: 2 ページ: 343-376

    • DOI

      10.4171/rlm/810

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the effect of higher order derivatives of initial data on the blow-up set for a semilinear heat equation2018

    • 著者名/発表者名
      Fujishima Yohei
    • 雑誌名

      Communications on Pure and Applied Analysis

      巻: 17 号: 2 ページ: 449-475

    • DOI

      10.3934/cpaa.2018025

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Blow-up set of type I blowing up solutions for nonlinear parabolic systems2017

    • 著者名/発表者名
      Fujishima Yohei、Ishige Kazuhiro、Maekawa Hiroki
    • 雑誌名

      Mathematische Annalen

      巻: 369 号: 3-4 ページ: 1491-1525

    • DOI

      10.1007/s00208-016-1498-7

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Global higher integrability for non-quadratic parabolic quasi-minimizers on metric measure spaces2017

    • 著者名/発表者名
      Fujishima Yohei、Habermann Jens
    • 雑誌名

      Advances in Calculus of Variations

      巻: 10 号: 3 ページ: 267-301

    • DOI

      10.1515/acv-2015-0038

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 自己相似性を持たない半線形熱方程式の可解性2019

    • 著者名/発表者名
      藤嶋陽平
    • 学会等名
      日本数学会2019年度年会函数方程式論分科会特別講演
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Existence and nonexistence of global in time solutions for a superlinear heat equation2018

    • 著者名/発表者名
      藤嶋陽平
    • 学会等名
      RIMS共同研究(公開型)反応拡散方程式ー伝播現象と特異性の解析および諸科学への応用ー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Global in time existence of solutions for the heat equation with a superlinear source term2018

    • 著者名/発表者名
      Yohei Fujishima
    • 学会等名
      Workshop on Nonlinear Parabolic PDEs
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Global in time existence of solutions for the heat equation with a superlinear source term2018

    • 著者名/発表者名
      藤嶋陽平
    • 学会等名
      RIMS共同研究(公開型)保存則をもつ偏微分方程式の解の正則性, 特異性および漸近挙動の研究
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Finite propagation of the support of a parabolic quasiminimizer2018

    • 著者名/発表者名
      Fujishima Yohei
    • 学会等名
      Conference on `Metrics and Measures'
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Existence and nonexistence of solutions for the heat equation with a superlinear source term2016

    • 著者名/発表者名
      Yohei Fujishima
    • 学会等名
      7th Euro-Japanese workshop on blow-up
    • 発表場所
      Bedlewo conference center, Poland
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Existence and nonexistence of solutions for a heat equation with a superlinear source term2015

    • 著者名/発表者名
      藤嶋陽平
    • 学会等名
      微分方程式の総合的研究
    • 発表場所
      東京大学大学院数理科学研究科(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-12-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=11169&l=0

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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