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2021 年度 実績報告書

数理生態学に現れる自由境界問題の解の形状と伝播現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K05340
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) 2017-04-01 – 2022-03-31
キーワード自由境界問題 / 反応拡散方程式 / 多安定型 / テラス解 / propagating terrace / 進行波 / 球対称
研究実績の概要

2020年度までの研究において、多安定型非線形項をもつ空間1次元の反応拡散方程式の自由境界問題において,適当な条件の下で解が速度の速いsemi-wave(自由境界問題に対応する進行波)に速度の遅い進行波を積み重ねた形状をもつテラス解(propagating terrace)に収束するということを証明した.2021年度はこの結果を空間高次元の球対称の場合へ拡張を行った.まず,空間高次元球対称の場合において,解の漸近挙動の分類に関する結果を兼子裕大氏(日本女子大学),山田義雄名誉教授(早稲田大学)の共著で論文としてまとめ、学術雑誌へ投稿した.解の漸近挙動の分類における鍵となるのは,Du-Lou-Zhou(2016)の結果より,対応する定常解構造の解析に帰着されるが,空間高次元の場合は相平面解析が使えない.本研究ではBerestycki-Lions-Peletier対応する常微分方程式の結果とSerrin-ZhouによるLiouville型定理を用いることにより証明に成功した.この論文は受理され,学術雑誌Discrete and Continuous Dynamical Systemsに掲載されている.
次に,高次元球対称の場合においてspreading解の漸近的形状に関する結果,具体的には時間が十分経過した後、空間的にlog tのずれ(logarithmic shifting)を含むテラス解へ収束することを証明した.この結果については同じく,兼子裕大氏,山田義雄名誉教授と共同で論文を作成している.次に,対称性を仮定しない場合についての解の漸近挙動の分類についての研究についても大きな進捗があった.一方,自由境界の広がる速度の評価について一部技術的に困難な部分があり,残された課題である.本年度は研究期間の最終年度であるが,対称性を仮定しない問題にまで着手でき,予想以上の進捗を見せた.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [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 ページ: 2719-2745

    • DOI

      10.3934/dcds.2021209

    • 査読あり
  • [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
      日本数学会2022年度年会 函数方程式論分科会特別講演
    • 招待講演
  • [学会発表] A nonlinear Stefan problem with a multi-stable type 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
    • 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
    • 招待講演
  • [備考] Hiroshi Matsuzawa's Web site

    • URL

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

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公開日: 2022-12-28  

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