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2011 年度 実績報告書

拡散と領域の幾何

研究課題

研究課題/領域番号 20340031
研究機関広島大学

研究代表者

坂口 茂  広島大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50215620)

研究分担者 三上 敏夫  広島大学, 大学院・工学研究院, 教授 (70229657)
三沢 正史  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (40242672)
柴田 徹太郎  広島大学, 大学院・工学研究院, 教授 (90216010)
キーワード熱方程式 / 非線形拡散方程式 / 準線形楕円型方程式 / 不変な等位面 / 超平面の特徴付け / リュービル型定理 / 国際研究者交流 / イタリア
研究概要

主な研究目的は,拡散現象を記述する偏微分方程式の解の挙動と領域の幾何の関係を明らかにすることであった。主な研究成果は3つある。
(1)準線形楕円型方程式に付随する変分問題を同じ再配分をもつ関数のクラス上で考えて,解の存在,一意性を示し,さらに領域の対称性と解の対称性の関係を明らかにした。
(2)非線形拡散方程式の解の不変な等位面による超平面の特徴付けの定理をスライディング法を改良し,より広いクラスの領域に対して示した。
(3)熱方程式の解の不変な等温面による超平面の特徴付けの定理を有界集合上の振幅が有界である関数のグラフを境界に持つ領域に対して示した。これは,以前にリプシッツ連続関数のグラフを扱った結果の格段の改良である。さらに同様の仮定の下でワインガルテン曲面を記述する完全非線形楕円型方程式の粘性解に対するリュービル型定理を示し,以前の結果を格段に改良した。
(1)の結果を論文:F.Cuccu, G.Porru, and S.Sakaguchi, Nonlinear Analysis T.M.A.74(2011), 5554-5565として発表した。(2)と(3)の結果は論文:S.Sakaguchi「Stationary level surfaces and Liouville-type theorems characterizing hyperplanes」(投稿中)にまとめた。これは米国コーネル大学のarXivにプレプリントを公開中である。また,2011年6月のイタリア・コルトナおよび2011年7月のカナダ・バンフでの専門家を集めた国際研究集会やその他多くの日本国内での研究集会で積極的に成果発表を行った。最近の展開として,イタリアの研究者と共同で,滑らかではない汎関数に対する変分問題のエネルギー最小解が領域の境界に平行な等位面をもつとき,領域は球に限ることを示し,新たな領域の形状を決定する逆問題を提案・解決し,現在論文を準備中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究課題に対して相応の進展があり,特に不変な等位面や不変な等温面による超平面の特徴付けの研究では,ほとんど最良な結果が得られている。また,イタリアの研究者たちとの共同研究で特に非線形楕円型方程式に対して,解の挙動と領域の幾何の関係の研究に新たな進展があった。

今後の研究の推進方策

残りの1年間で,この研究をより広い偏微分方程式の解の挙動と領域の幾何の関係の研究へ発展させ,特に逆問題の視点をもっと取り入れようと考えている。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Interaction between nonlinear diffusion and geometry of domain2012

    • 著者名/発表者名
      Rolando Magnanini, Shigeru Sakaguchi
    • 雑誌名

      Journal Diifferential Equations

      巻: 252 ページ: 236-257

    • DOI

      10.1016/j.jde.2011.08.017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Matzoh ball soup revisited : the boundary regularity issue2012

    • 著者名/発表者名
      Rolando Magnanini, Shigeru Sakaguchi
    • 雑誌名

      Mathematical Methods Applied Sciences

      巻: (in press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization problems on general classes of rearrangements2011

    • 著者名/発表者名
      Fabrizio Cuccu, Giovanni Porru, Shigeru Sakaguchi
    • 雑誌名

      Nonlinear Analysis Theory, Methods Applications

      巻: 74 ページ: 5554-5565

    • DOI

      10.1016/j.na.2011.05.039

    • 査読あり
  • [学会発表] Stationary isothermic surfaces and geometry of domain2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Sakaguchi
    • 学会等名
      The 4th Nagoya Workshop on Differential Equations
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-05
  • [学会発表] Nonlinear diffusion, geometry of domain, and Liouville-type theorems I, II2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Sakaguchi
    • 学会等名
      RIMS共同研究「非線形拡散の数理」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都市)(2連続講演)(招待講演)
    • 年月日
      2012-02-14
  • [学会発表] Stationary isothermic surfaces and Liouville-type theorems characterizing hyperplanes2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Sakaguchi
    • 学会等名
      RIMS Workshop "Inverse problems of partial differential equations and related topics"
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都市)(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-24
  • [学会発表] Liouville-type theorems characterizing hyperplanes2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Sakaguchi
    • 学会等名
      フィレンツェ大学数学教室解析セミナー
    • 発表場所
      イタリア・フィレンツェ(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-13
  • [学会発表] 超平面を特徴づけるLiouville型定理2011

    • 著者名/発表者名
      坂口茂
    • 学会等名
      第9回浜松偏微分方程式研究集会
    • 発表場所
      静岡大学(浜松市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-26
  • [学会発表] Stationary isothermic surfaces and Liouville-type theorems characterizing hyperplanes2011

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Sakaguchi
    • 学会等名
      Workshop on Differential Geometry and Geometric Analysis
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-20
  • [学会発表] Stationary level surfaces under low regularity assumption on the domain2011

    • 著者名/発表者名
      坂口茂
    • 学会等名
      日本数学会秋季総合分科会
    • 発表場所
      信州大学(松本市)
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] Stationary level surfaces under low regularity assumption on the domain2011

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Sakaguchi
    • 学会等名
      The Seventh "Topics in Nonlinear Problems"
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-24
  • [学会発表] Stationary level surfaces and Liouville-type theorems2011

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Sakaguchi
    • 学会等名
      The 4th MSJ-SI, Nonlinear Dynamics in Partial Differential Equations
    • 発表場所
      九州大学(福岡市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-12
  • [学会発表] Diffusion with similar level sets2011

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Sakaguchi
    • 学会等名
      BIRS Workshop "Geometric properties of solutions of nonlinear PDEs and their applications"
    • 発表場所
      カナダ・バンフ(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-18
  • [学会発表] Level surfaces, Liouville-type theorems and the hyperplane2011

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Sakaguchi
    • 学会等名
      2nd Italian-Japanese workshop on geometric properties for parabolic and elliptic PDE's
    • 発表場所
      イタリア・コルトナ(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-22

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公開日: 2013-06-26  

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