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非線形拡散と多安定型反応項が織りなす反応拡散方程式における伝播現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K03709
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分12020:数理解析学関連
研究機関神奈川大学

研究代表者

松澤 寛  神奈川大学, 理学部, 教授 (80413780)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード反応拡散方程式 / 自由境界問題 / 球対称 / positive bistable / Stefan問題 / 異方性拡散 / 多安定型 / ウルフ図形 / Porous Medium方程式 / anisotropic diffusion / 非等方的拡散 / propagating terrace / Porous Medium型拡散 / 多安定型反応項 / Propagating Terrace
研究開始時の研究の概要

Porous Medium型の退化拡散を伴う反応拡散方程式の解の形状を解析する.具体的には反応項が正の安定平衡点を複数もつ多安定型の場合,ある条件の下で解は時間の経過とともに必ず速度の異なる進行波を積み重ねた階段状の形状(propagating terrace)に漸近することを証明する.また,非線形拡散の他の例として非等方的拡散と多安定型反応項をもつ反応拡散方程式においても適当な条件の下で解がpropagating terraceに収束することを証明する.

研究実績の概要

本年度は昨年まで論文として執筆を行ってきた高次元反応拡散方程式の自由境界問題についての論文が2件について査読結果に対応したのち,Discrete and Continuous Dynamical Systems Sおよび Journal de Mathematiques Pures et Appliqueesから出版された。また,その成果について、アメリカ合衆国のウィルミントンで行われた国際会議「The 13th AIMS conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications」で2件,日本の東京で行われた国際会議「ICIAM 2023」で1件,スペインのマドリードで行われた国際会議「Euro-Japanese Conference on Nonlinear Diffusions」で1件研究発表を行った。

上記の研究からさらに発展して,対称性を仮定しない高次元の自由境界問題において,解の詳細な形状を調べると,詳しくは,原点を端点とする任意の半直線上での解の形状が時間とともに1次元的な形状に収束するかという新たな課題が生じた。これについて,反応拡散方程式に対するCauchyについて関連論文について手法を精査をしている。カギとなる反応拡散方程式の全域解を特徴づけるリュービル型定理について自由境界問題では十分が整備なされている状態ではなく,今後の課題となることを認識した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

新型コロナウィルスによる渡航自粛期間の影響で全体的に遅れている。

今後の研究の推進方策

研究実績のところで述べた,原点を端点とする半直線上での解の形状が時間とともに1次元的な形状に収束するかという新たな課題について,反応拡散方程式の自由境界問題に詳しいYihong Du教授と研究打ち合わせを行う。また,反応拡散方程式の解の幾何学的な手法について情報収集を行う予定である。Du教授との打ち合わせは5月にイタリアで行われる国際会議にて行う予定である。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 9件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] A free boundary problem of nonlinear diffusion equation with positive bistable nonlinearity in high space dimensions II: Asymptotic profiles of solutions and radial terrace solution2023

    • 著者名/発表者名
      Kaneko Yuki、Matsuzawa Hiroshi、Yamada Yoshio
    • 雑誌名

      Journal de Mathematiques Pures et Appliques

      巻: 178 ページ: 1-45

    • DOI

      10.1016/j.matpur.2023.07.004

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A free boundary problem of nonlinear diffusion equation with positive bistable nonlinearity in high space dimensions Ⅲ : General case2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kaneko, Hiroshi Matsuzawa and Yoshio Yamada
    • 雑誌名

      Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series S

      巻: ー 号: 2 ページ: 742-761

    • DOI

      10.3934/dcdss.2023089

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymptotic behavior of spreading fronts in an anisotropic multi-stable equation on $ \mathit{\boldsymbol{\mathbb{R}^N}} $2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuzawa Hiroshi、Nara Mitsunori
    • 雑誌名

      Discrete and Continuous Dynamical Systems

      巻: 42 号: 10 ページ: 4707-4707

    • DOI

      10.3934/dcds.2022069

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymptotic behavior of spreading fronts in an anisotropic multi-stable equation on R^N2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Matsuzawa and Mitsunori Nara
    • 雑誌名

      Discrete and Continuous Dynamical Systems

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A free boundary problem of nonlinear diffusion equation with positive bistable nonlinearity in high space dimensions I : Classification of asymptotic behavior2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Kaneko, H. Matsuzawa and Y. Yamada
    • 雑誌名

      Discrete and Continuous Dynamical Systems

      巻: 42 号: 6 ページ: 2719-2745

    • DOI

      10.3934/dcds.2021209

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nonlinear Stefan problem with a certain class of multi-stable nonlinearity2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Matsuzawa
    • 学会等名
      The 13th AIMS conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Logarithmic shiftings of a radial propagating terrace in a free boundary problem for a multi-stable reaction diffusion equation in high space dimensions2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Matsuzawa
    • 学会等名
      The 13th AIMS conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear Stefan problem with a certain class of multi-stable nonlinearity2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Matsuzawa
    • 学会等名
      ICIAM 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear Stefan problem with a certain class of multi-stable nonlinearity2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Matsuzawa
    • 学会等名
      Euro-Japanese Conference on Nonlinear Diffusions
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 題目:数理生態学に現れる非線形 Stefan 問題について2022

    • 著者名/発表者名
      松澤寛
    • 学会等名
      第3回 大同大学若手微分方程式セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear Stefan problem with a certain class of multi-stable nonlinearity2022

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Matsuzawa
    • 学会等名
      International Conference on Nonlinear Partial Differential Equations A celebration of Professor Yihong Du's 60th birthday
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高次元空間における多安定型非線形項をもつ反応拡散方程式の自由境界問題について2022

    • 著者名/発表者名
      松澤寛
    • 学会等名
      2022年度日本数学会春季年会関数方程式論分科会(特別講演)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A nonlinear Stefan problem with a multi-stable nonlinearity in high space dimensions2022

    • 著者名/発表者名
      松澤寛
    • 学会等名
      第62回南大阪応用数学セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A free boundary problem of reaction diffusion equation with a multi-stable type nonlinearity in high space dimensions2021

    • 著者名/発表者名
      松澤寛
    • 学会等名
      第46回偏微分方程式論札幌シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 多安定型非線形項をもつ反応拡散方程式の自由境界問題について2020

    • 著者名/発表者名
      松澤寛
    • 学会等名
      第 727 回応用解析研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 松澤 寛 web site/ Hiroshi Matsuzawa's Website

    • URL

      https://www.sci.kanagawa-u.ac.jp/math-phys/hmatsu/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 松澤 寛 web site/ Hiroshi Matsuzawa's Website

    • URL

      https://www.sci.kanagawa-u.ac.jp/math-phys/hmatsu/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] RIMS Workshop「Mathematical Analysis on pattern formation, propagation and interfacial phenomena」2022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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