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総体積保存則に拘束される偏微分方程式と発展方程式による抽象論的接近

研究課題

研究課題/領域番号 17K05321
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数学解析
研究機関京都教育大学

研究代表者

深尾 武史  京都教育大学, 教育学部, 教授 (00390469)

研究分担者 愛木 豊彦  日本女子大学, 理学部, 教授 (90231745)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード動的境界条件 / カーン・ヒリアード方程式 / 発展方程式 / 総質量保存則 / 急速拡散 / 有限時刻消滅 / Cahn-Hilliard方程式 / Allen-Cahn方程式 / 接合問題 / 非線形偏微分方程式 / 力学的境界条件 / カーン-ヒリアード方程式 / 解析学 / 関数方程式論 / 実関数論 / 数理物理 / 発展方程式論
研究成果の概要

相分離現象を記述するカーン-ヒリアード方程式を中心に動的境界条件下において、適切性・長時間挙動・最適制御・数値アルゴリズムについて結果を得た。総質量保存則を関数空間の枠組みで捉え、問題に対応するポアンカレの不等式をはじめ、適切な枠組みを用意し、既存の抽象論が応用できることを明確にした。一方で、動的境界条件の入り方が異なる新たなモデルが研究期間中に続々と提唱され、本研究をはじめとする動的境界条件にまつわる同種の問題は益々注目されつつある。その1つとして内部と境界それぞれで質量保存則が成立する問題に対して、適切性の結果を得ることもできた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

動的境界条件下において、適切性を論じることができたいくつかの問題においては、内部の方程式より境界上の方程式の方が設定できる自由度が高い。今後は内部の方程式をある程度整え、一方で境界の方程式をより複雑にし、従来表現できなかった複雑な現象を記述しつつ、適切性が裏付けられた動的境界条件下での偏微分方程式が研究対象になることが予想される。動的境界条件というあらたな設定によって、古くから研究されてきた研究課題が再度見直され、分野の再開拓という意味で本研究によって得られた結果が応用できる道筋が構築された。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 5件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 6件、 招待講演 12件)

  • [国際共同研究] Pavia University(イタリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Fudan University(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Pavia University(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Fudan University/Chinese University of Hong Kong(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Separation property and convergence to equilibrium for the equation and dynamic boundary condition of Cahn?Hilliard type with singular potential2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao, Hao Wu
    • 雑誌名

      Asymptotic Analysis

      巻: to appear 号: 3-4 ページ: 303-341

    • DOI

      10.3233/asy-201646

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On a transmission problem for equation and dynamic boundary condition of Cahn-Hilliard type with nonsmooth potentials2020

    • 著者名/発表者名
      Pierluigi Colli, Takeshi Fukao, and Hao Wu
    • 雑誌名

      Mathematische Nachrichten

      巻: 293 号: 11 ページ: 2051-2081

    • DOI

      10.1002/mana.201900361

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On a perturbed fast diffusion equation with dynamic boundary conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao
    • 雑誌名

      Advances in Mathematical Sciences and Applications

      巻: 29

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vanishing diffusion in a dynamic boundary condition for the Cahn-Hilliard equation2020

    • 著者名/発表者名
      Pierluigi Colli, Takeshi Fukao
    • 雑誌名

      Nonlinear Differential Equations and Applications NoDEA

      巻: 27 号: 6

    • DOI

      10.1007/s00030-020-00654-8

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cahn-Hilliard equation on the boundary with bulk condition of Allen-Cahn type2020

    • 著者名/発表者名
      P. Colli and T. Fukao
    • 雑誌名

      Adv. Nonlinear Anal.

      巻: 9 号: 1 ページ: 16-38

    • DOI

      10.1515/anona-2018-0055

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On a coupled bulk-surface Allen-Cahn system with an affine linear transmission condition and its approximation by a Robin boundary condition2019

    • 著者名/発表者名
      [3]P. Colli, T. Fukao, and K. F. Lam
    • 雑誌名

      Nonlinear Anal.

      巻: 184 ページ: 116-147

    • DOI

      10.1016/j.na.2018.10.018

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonlinear diffusion equations with Robin boundary conditions as asymptotic limits of Cahn-Hilliard systems2018

    • 著者名/発表者名
      Fukao Takeshi、Motoda Taishi
    • 雑誌名

      Journal of Elliptic and Parabolic Equations

      巻: 4 号: 1 ページ: 271-291

    • DOI

      10.1007/s41808-018-0018-1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear diffusion equations as asymptotic limits of Cahn-Hilliard systems on unbounded domains via Cauchy's criterion2018

    • 著者名/発表者名
      Fukao Takeshi、Kurima Shunsuke、Yokota Tomomi
    • 雑誌名

      Mathematical Methods in the Applied Sciences

      巻: 41 号: 7 ページ: 2590-2601

    • DOI

      10.1002/mma.4760

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Abstract approach to degenerate parabolic equations with dynamic boundary conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Fukao Takeshi、Motoda Taishi
    • 雑誌名

      Advances in Mathematical Sciences and Applications

      巻: 27 ページ: 29-44

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Boundary Control Problem for the Equation and Dynamic Boundary Condition of Cahn-Hilliard Type2017

    • 著者名/発表者名
      Fukao Takeshi, Yamazaki Noriaki
    • 雑誌名

      "Solvability, Regularity, Optimal Control of Boundary Value Problems for PDEs", Springer INdAM Series, Springer, Cham

      巻: 22 ページ: 255-280

    • DOI

      10.1007/978-3-319-64489-9_10

    • ISBN
      9783319644882, 9783319644899
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure-preserving finite difference schemes for the Cahn--Hilliard equation with dynamic boundary conditions in the one-dimensional case2017

    • 著者名/発表者名
      Fukao Takeshi、Yoshikawa Shuji、Wada Saori
    • 雑誌名

      Communications on Pure and Applied Analysis

      巻: 16 号: 5 ページ: 1915-1938

    • DOI

      10.3934/cpaa.2017093

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nonlinear diffusion equation with dynamic boundary conditions and related topics2020

    • 著者名/発表者名
      深尾武史
    • 学会等名
      第45回偏微分方程式論札幌シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 動的境界条件下でのCahn-Hilliard方程式系に対する境界拡散項の消滅について2020

    • 著者名/発表者名
      深尾武史, Pierluigi Colli
    • 学会等名
      日本数学会2020年度秋季総合分科会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] On a perturbed fast diffusion equation with dynamic boundary conditions2020

    • 著者名/発表者名
      深尾武史
    • 学会等名
      楕円型・放物型微分方程式研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 動的境界条件下でのCahn-Hilliard方程式の可解性とその周辺-発展方程式論による接近-2020

    • 著者名/発表者名
      深尾武史
    • 学会等名
      高専間ネットワークによる微分方程式研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Liu-Wuモデルに対する適切性について2019

    • 著者名/発表者名
      深尾武史
    • 学会等名
      第45回発展方程式研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] On a transmission problem for equation and dynamic boundary condition of Cahn-Hilliard type with nonsmooth potentials2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao
    • 学会等名
      復旦大学数学科学学院 数学総合報告会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On a transmission problem for the equation and dynamic boundary condition of Cahn-Hilliard type2019

    • 著者名/発表者名
      深尾武史
    • 学会等名
      日本数学会 2019 年度秋季総合分科会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] On a transmission problem for the equation and dynamic boundary condition of Cahn-Hilliard type2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao
    • 学会等名
      Workshop on Mathematical Methods and Applications with Nonlinear Evolution Equations
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Convergence to equilibrium for the equation and dynamic boundary condition of Cahn-Hilliard type2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao
    • 学会等名
      Equadiff 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GMSモデルに対する長時間挙動と純粋相からの分離定理について2019

    • 著者名/発表者名
      深尾武史、Hao Wu
    • 学会等名
      日本数学会 2019 年度年会 実関数論分科会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Perspectives in nonlinear diffusion equations as asymptotic limits of Cahn-Hilliard systems2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao
    • 学会等名
      The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 総体積保存則に拘束される偏微分方程式と発展方程式による抽象論的接近2018

    • 著者名/発表者名
      深尾武史
    • 学会等名
      日本数学会 2018 年度秋季総合分科会 応用数学分科会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] GMSモデルに対する大域解と純粋相からの分離定理について2018

    • 著者名/発表者名
      深尾武史、Hao Wu
    • 学会等名
      第44回発展方程式研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Recent advances in equation and dynamic boundary condition of Cahn-Hilliard type2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao
    • 学会等名
      Trends in variational evolution
    • 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] Recent advances in Cahn-Hilliard system with dynamic boundary condition of GMS type2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao
    • 学会等名
      復旦大学数学科学学院 数学総合報告会
    • 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] Log型ポテンシャルを持つGMSモデルにおける純粋相からの分離定理2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao
    • 学会等名
      日本数学会 2018 年度年会 実関数論分科会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 力学的境界条件下でのCahn-Hilliard方程式とその周辺2017

    • 著者名/発表者名
      深尾 武史
    • 学会等名
      表面・界面ダイナミクスの数理13
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cahn-Hilliard型の方程式ならびに力学的境界条件とその周辺2017

    • 著者名/発表者名
      深尾 武史
    • 学会等名
      岐阜数理科学セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Variational inequalities with weakly time-dependent constraint and their applications2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao
    • 学会等名
      Free Boundary Problems: Theory and Applications
    • 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] Cahn-Hilliard equation on the boundary with bulk condition of Allen-Cahn type2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukao, Pierluigi Colli
    • 学会等名
      Equadiff 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 領域内部の方程式を補助条件とする境界上でのCahn-Hilliard方程式へのGMSモデルからの接近について2017

    • 著者名/発表者名
      深尾 武史
    • 学会等名
      第8回 拡散と移流の数理
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 領域内部の方程式を補助条件とする境界上でのCahn-Hilliard方程式の可解性について2017

    • 著者名/発表者名
      深尾 武史, Pierluigi Colli
    • 学会等名
      日本数学会 2017年度秋季総合分科会 実関数論分科会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Allen-Cahn/Poisson 方程式を補助条件とする境界上でのCahn-Hilliard方程式について2017

    • 著者名/発表者名
      深尾 武史, Pierluigi Colli
    • 学会等名
      第43回発展方程式研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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