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2020 年度 実績報告書

解析学に基づくアインシュタイン方程式の総合研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H03940
研究機関大阪大学

研究代表者

中村 誠  大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (70312634)

研究分担者 和田出 秀光  金沢大学, 機械工学系, 准教授 (00466525)
竹田 寛志  福岡工業大学, 工学部, 准教授 (10589237)
杉本 充  名古屋大学, 多元数理科学研究科, 教授 (60196756)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワード偏微分方程式 / 非線形 / 初期値問題 / クライン・ゴルドン方程式 / 大域可解性 / 爆発解 / 一様等方計量 / 漸近挙動
研究実績の概要

昨年度までの研究を継続しつつ、次に取り組んだ。(1) 一様等方計量を持つ時空間における半線形場の非相対論的極限を考察した。空間のスケール関数はアインシュタイン方程式から定められる。極限方程式の初期値問題を考察し、大域解と爆発解をソボレフ空間において考察した。空間の膨張の役割を、極限方程式の消散構造として特徴付けした。複素化された計量を用いることにより、拡散方程式とシュレディンガーを統一的に導出し、解析を行った。アインシュタイン方程式に基づいて、拡散方程式とシュレディンガー方程式の導出法を初めて示した。(2) ド・ジッター時空を背景時空として、半線形拡散方程式の初期値問題を考察した。小さい初期値に対する時間大域解の存在と漸近挙動を示した。ハッブル定数が零でない場合に、藤田指数と呼ばれる非線形指数が現れないことを示した。空間が膨張あるいは収縮する場合には、消散効果が強く表れ、非線形効果を打ち消すものと解釈できることを示した。(3) 一様等方空間における相対論的流体の方程式の非相対論的極限として、速度の遅い流体に対するナヴィエ・ストークス方程式を導出し、エネルギー評価における空間の膨張・収縮効果を報告した。同様に弾性体方程式に対しても考察した。(4) ド・ジッター空間において、半線形プロカ方程式を導出して、その初期値問題をソボレフ空間において考察し、小振幅時間大域解の存在を考察した。特に、ハッブル定数が正の場合には、べき乗型非線形項の指数は1以上であれば大域解は存在し、藤田指数と呼ばれる指数が表われないことを示した。(5) 研究成果の一つであるド・ジッター空間におけるハートリー型非線形項を持つクライン・ゴルドン方程式の初期値問題についての結果を日本数学会において発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Stanford University/The University of Texas RGV(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Stanford University/The University of Texas RGV
  • [雑誌論文] On the Cauchy problem for the semilinear Proca equations in the de Sitter spacetime2021

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations

      巻: 270 ページ: 1218--1257

    • DOI

      10.1016/j.jde.2020.09.015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scaling limit of modulation spaces and their applications2021

    • 著者名/発表者名
      M. Sugimoto, B. Wang
    • 雑誌名

      Appl. Comput. Harmon. Anal.

      巻: 53 ページ: 54-94

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the effect of inhomogeneous constraints for a maximizing problem associated with the Sobolev embedding of the space of functions of bounded variation2021

    • 著者名/発表者名
      Ishiwata Michinori、Wadade Hidemitsu
    • 雑誌名

      Studia Mathematica

      巻: 257 ページ: 213~240

    • DOI

      10.4064/sm190613-13-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymptotic behaviors of global solutions for a semilinear diffusion equation in the de Sitter spacetime2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Makoto、Takeda Hiroshi
    • 雑誌名

      Asymptotic Analysis

      巻: 125 ページ: 203~245

    • DOI

      10.3233/ASY-201652

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the nonrelativistic limit of a semilinear field equation in a homogeneous and isotropic space2020

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura
    • 雑誌名

      Kyoto Journal of Mathematics

      巻: 60, No. 4, ページ: 1333--1359

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remarks on global solutions for the semilinear diffusion equation in the de Sitter spacetime2020

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, Y. Sato
    • 雑誌名

      Hokkaido Mathematical Journal

      巻: 49 ページ: 481--508

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remarks on the Navier-Stokes equations and the elastic wave equations in homogeneous and isotropic spacetimes2020

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura
    • 雑誌名

      Tsukuba Journal of Mathematics

      巻: 44, no. 2, ページ: 271--308

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On some effects of background metrics for several partial differential equations2020

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura
    • 雑誌名

      Advanced Studies in Pure Mathematics

      巻: 85 ページ: 315-324

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A trial to construct specific self-similar solutions to non-linear wave equations2020

    • 著者名/発表者名
      M. Sugimoto
    • 雑誌名

      RIMS Kokyuroku Bessatsu

      巻: B82 ページ: 177-182

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear operations on a class of modulation spaces2020

    • 著者名/発表者名
      Kato Tomoya、Sugimoto Mitsuru、Tomita Naohito
    • 雑誌名

      Journal of Functional Analysis

      巻: 278 ページ: 108447~108447

    • DOI

      10.1016/j.jfa.2019.108447

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectral identities and smoothing estimates for evolution operators2020

    • 著者名/発表者名
      M. Ben-Artzi, M. Ruzhansky and M. Sugimoto
    • 雑誌名

      Adv. Differential Equations

      巻: 25 ページ: 627-650

    • 査読あり
  • [学会発表] On the Klein-Gordon equation with the Hartree type semilinear term in the de Sitter spacetime2021

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, H. Takashima
    • 学会等名
      日本数学会年会
  • [学会発表] A constructive approach to semilinear wave equations2021

    • 著者名/発表者名
      M. Sugimoto
    • 学会等名
      Asia-Pacific Analysis and PDE seminar, オーストラリア・シドニー大学(オンライン)
    • 招待講演
  • [学会発表] 準線形消散型弾性波方程式に対する初期値問題の時間大域解の挙動について2021

    • 著者名/発表者名
      H. Takeda
    • 学会等名
      第38回九州における偏微分方程式研究集会
    • 招待講演
  • [学会発表] On a construction of self-similar solutions to nonlinear wave equations2020

    • 著者名/発表者名
      M. Sugimoto
    • 学会等名
      International Conference on Generalized Functions GF2020 (Plenary talk), ベルギー・ゲント大学(オンライン)
    • 招待講演
  • [学会発表] 非線形波動方程式の自己相似解の構成法について2020

    • 著者名/発表者名
      M. Sugimoto
    • 学会等名
      分散型方程式と実解析, 大阪大学(オンライン)
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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