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2017 年度 実績報告書

均質化問題と分数冪時間微分を持つ方程式の粘性解理論

研究課題

研究課題/領域番号 16J03422
研究機関東京大学

研究代表者

難波 時永  東京大学, 数理科学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
キーワードCaputoの非整数階微分 / 粘性解 / 適切性 / 非線形偏微分方程式
研究実績の概要

本年度は主に以下の2つの研究を行い結果を得た。
1. カプトーの時間微分項を持つ方程式(ただし空間微分は整数階)を扱った。従来の粘性解のアイデアに従えば自然に一般化解を定義できる。しかし、従来の一意性の証明に抜本的な見直しが必要であるものの昨年度の研究ではこの解決には至らなかったため、この解の概念が適切なものであるかどうかは未解明であった。一方、カプトー微分そのものではなくそれを変形した同値なものを用いても新たに一般化解を定義することができる。これは昨年度導入した適切な粘性解である。本研究では、これら2つの概念が同じであることを証明した。このおかげで前者の解の概念に対する適切性の問題が解消されたことに加え、これまでの存在性の証明も簡易になり理論が随分整理された。
2. 空間2階微分項が階数1未満のカプトー空間微分の一階微分で置き換えられた1次元熱方程式(非整数階熱方程式と呼ぶ)を初期境界条件の下で考察した。この方程式の固有関数は特殊関数で表されるため、任意に与えられた初期境界条件に対するフーリエの方法による解法は単純でない。同様の理由から通常の熱方程式の熱核に相当するものも特殊関数で表される。そのため、方程式の素朴さに反して通常の熱方程式で考えられるような一般化解を見つけることは容易ではなく、これまで解の存在に関連する研究はなかった。本研究では、粘性解理論に基づく解法を試み時間非整数階の方程式に対して確立した粘性解の理論が非整数解熱方程式にも適用可能であることを発見した。すなわち、粘性解の拡張概念を導入し一意存在性および安定性などの基本的な諸性質を証明した。通常の熱方程式と同様に平滑化作用が期待できることもわかったが、まだ証明の完了には至っていない。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Well-posedness of Hamilton?Jacobi equations with Caputo’s time fractional derivative2017

    • 著者名/発表者名
      Giga Yoshikazu、Namba Tokinaga
    • 雑誌名

      Communications in Partial Differential Equations

      巻: 42 ページ: 1088~1120

    • DOI

      10.1080/03605302.2017.1324880

    • 査読あり
  • [学会発表] Fractional heat equations with Caputo space fractional derivatives2018

    • 著者名/発表者名
      難波時永
    • 学会等名
      愛媛大学解析 セミナー
  • [学会発表] Well-posedness of Hamilton-Jacobi equations with Caputo’s time-fractional derivative2017

    • 著者名/発表者名
      難波時永
    • 学会等名
      Seminar of the Equation of Mathematical Physics - Weekly research seminar
  • [学会発表] Well-posedness of fully nonlinear PDEs with Caputo’s time-fractional derivative2017

    • 著者名/発表者名
      難波時永
    • 学会等名
      Viscosity solution approach to asymptotic problems in front propagation, dynamical system and related topics
    • 国際学会
  • [学会発表] Well-posedness of fully nonlinear PDEs with Caputo’s time-fractional derivative2017

    • 著者名/発表者名
      難波時永
    • 学会等名
      Nonlinear Partial Differential Equations for Future Applications - Optimal Control and PDE
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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