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2013 年度 実績報告書

変分的手法による非線形楕円型方程式の大域的解析

研究課題

研究課題/領域番号 25287025
研究種目

基盤研究(B)

研究機関早稲田大学

研究代表者

田中 和永  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20188288)

研究分担者 小澤 徹  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70204196)
大谷 光春  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30119656)
山田 義雄  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20111825)
小薗 英雄  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00195728)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード変分問題 / 非線形楕円型方程式 / 特異摂動問題 / ハミルトン系
研究概要

非線形楕円型方程式 (系) に対する特異摂動問題を中心に研究を実施した. 非線形シュレディンガー方程式に対する特異摂動問題に関しては, 局所的な変分法によるアプローチを研究代表者田中は J. Byeon 氏と共に開発し, ポテンシャル関数の極大点, 鞍点に凝集する解の構成に成功した. この構成法は非常に広いクラスの非線形項に対して適用可能であり, 従来の Lyapunov-Schmidt
法による極限方程式の解の一意性, 非退化性を要求する存在結果を大きく拡張するものである. なお, 本年度の研究において 1 点に与えられた数のピークが凝集する multi-peak 解の存在の構成にも成功している. このようなmulti-peak 解の存在は非退化条件なしには証明されていなかったものである.
常微分方程式の Lagrange 系に対する特異摂動問題に関しては, 高振動解の adiabatic invariant を用いたプロファイルの決定および与えられた admissible なプロファイルをもつ解の構成を P. Felmer 氏, S. Martinez 氏らと共に行い成功した.
また 2 次の相互作用をもつ非線形シュレディンガー方程式系について研究代表者は分担者小澤および林氏と共に研究に取り組み, 初期値問題の局所および大域可解性, さらには定在波解の存在を様々な設定の下で行った. また研究分担者小薗は Lax-Milgram 定理の一般化およびその楕円型方程式系への応用を, また連携研究者足達, 佐藤は準線形楕円型方程式, 非線形シュレディンガー方程式系の解の漸近挙動の研究等を行い, 塩路は非線形楕円型方程式の球対称解の研究を行い, 既存の結果をほぼすべて含む, 球対称解の一意性定理を導いた.

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

計画通りに特異摂動問題等の研究が進展している. 特に J. Byeon 氏と開発した局所的な変分的手法は非常に強力であり, 非線形シュレディンガー方程式に対しては当初期待していた以上の存在結果を得ることができた. 他の方程式系等に対する今後の発展を期待できる.
また他の非線形楕円型方程式等および方程式系に関する研究も順調に進んでいる.

今後の研究の推進方策

特異摂動問題を中心に研究を推進する. 特に局所的な変分的手法のさらなる一般化, 抽象化を目指す. 特に摂動された柱状領域での非線形楕円型方程式および Choquard 方程式系等の非局所項をもつ方程式, 方程式系への応用を目指す.
また数理物理モデル, 数理生物モデル等に現れる非線形楕円型方程式系の解析を strongly indefinite な汎関数を用いて定式化される場合を重視して解析を行う.

次年度の研究費の使用計画

海外の研究者の招聘を予定していたが, 研究者の家庭の事情により訪問が不可能となった.
また本年度, 研究は当初の計画よりも順調に進み, 局所的な変分的手法による特異摂動問題へのアプローチに関して理論的な発展をみた. 当初は, 数値計算による数値実験等が必要不可欠かと思われたが, 本年度はさほど必要でなくソフトウエアの購入等も行わなかった.
26 年度においては国際数学者会議 ICM が韓国において開催される. そのサテライトコンフェレンスとして Variational method in nonliear PDEs を Gyeongju (韓国) において 8 月 3 日-8 日に J. Byeon 氏, Z.-Q. Wang 氏と共に開催する. この会議には日本からの研究者 (研究連携者等を含む) が参加を計画している. その際の旅費として, また研究を進めるための数値実験を行う必要がある. そのための PC およびソフトウエアの購入に使用する計画である.

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 15件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Multi-bump positive solutions for a nonlinear elliptic problem in expanding tubular domains2014

    • 著者名/発表者名
      J. Byeon, K. Tanaka
    • 雑誌名

      Calc. Var. Partial Differential Equations

      巻: 50 ページ: 365-397

    • DOI

      10.1007/s00526-013-0639-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear diffusion equations with cross-diffusion: Reaction-diffusion equati ons appearing in mathematical ecology2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Yamada
    • 雑誌名

      Sugaku Expositions, Amer. Math. Soc.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radial symmetry of n-mode positive solutions for semilinear elliptic equations in a disc and its application to the Henon equation2014

    • 著者名/発表者名
      N. Shioji, K. Watanabe
    • 雑誌名

      Topological methods in nonlinear analysis

      巻: 43 ページ: 269-285

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Blow up phenomena and asymptotic profiles of ground states of quasilinear elliptic equations with H^1-supercritical nonlinearities2014

    • 著者名/発表者名
      S. Adachi, M. Shibata, T. Watanabe
    • 雑誌名

      J. Differential Equations

      巻: 256 ページ: 1492--1514

    • DOI

      j.jde.2013.11.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymptotic behavior of positive solutions for a class of quasilinear elliptic equations with general nonlinearities2014

    • 著者名/発表者名
      S. Adachi, M. Shibata, T. Watanabe
    • 雑誌名

      Commun. Pure Appl. Anal.

      巻: 13 ページ: 97--118

    • DOI

      10.3934/cpaa.2014.13.97

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High energy rotation type solutions of the forced pendulum equation2013

    • 著者名/発表者名
      P. Felmer, A. de Laire, S. Martinez, K. Tanaka
    • 雑誌名

      Nonlinearity

      巻: 26 ページ: 1473--1499

    • DOI

      10.1088/0951-7715/26/5/1473

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On a system of nonlinear Schr\"odinger equations with quadratic interaction,2013

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, T. Ozawa, K. Tanaka
    • 雑誌名

      Ann. Inst. H. Poincare Anal. Non Lineaire

      巻: 20 ページ: 661--690

    • DOI

      10.1016/j.anihpc.2012.10.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Semi-classical standing waves for nonlinear Schr\"odinger equations at structurally stable critical points of the potential,2013

    • 著者名/発表者名
      J. Byeon, K. Tanaka
    • 雑誌名

      J. Eur. Math. Soc. (JEMS)

      巻: 15 ページ: 1859--1899

    • DOI

      10.4171/JEMS/407

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A note on the existence of nontrivial solutions to a semilinear elliptic problem2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Cho, T. Ozawa
    • 雑誌名

      Kyushu J. Math.

      巻: 67 ページ: 227-236

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Some inequalities related to the Lorentz spaces2013

    • 著者名/発表者名
      S. Machihara, T. Ozawa
    • 雑誌名

      Hokkaido Math. J.

      巻: 42 ページ: 247-267

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hardy type inequalities on balls2013

    • 著者名/発表者名
      S. Machihara, T. Ozawa, H. Wadade
    • 雑誌名

      Tohoku Math. J.

      巻: 65 ページ: 321-330

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exact remainder formula for the Young inequality and applications2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fujiwara, T. Ozawa
    • 雑誌名

      International Journal of Mathematical Analysis

      巻: 7 ページ: 2723-2735

    • DOI

      10.12988/ijma.2013.39230

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generalized Lax-Milgram theorem in Banach spaces and its application to the elliptic system of boundary value problems2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kozono, T. Yanagisawa
    • 雑誌名

      Manuscripta Math

      巻: 141 ページ: 637-662

    • DOI

      10.1007/s00229-012-0586-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hadamard variational formula for the Green's function of the boundary value problem on the Stokes equations2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kozono, E. Ushikoshi
    • 雑誌名

      Arch. Ration. Mech. Anal.

      巻: 208 ページ: 1005-1055

    • DOI

      10.1007/s00205-013-0611-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global compensated compactness theorem for general differential operators of first order2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kozono, T. Yanagisawa
    • 雑誌名

      Arch. Ration. Mech. Anal.

      巻: 207 ページ: 879-905

    • DOI

      10.1007/s00205-012-0583-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The existence of periodic solutions of some double-diffusive convection system based on Brinkman-Forchheimer equations2013

    • 著者名/発表者名
      M. Otani, S.Uchida
    • 雑誌名

      Adv. Math. Sci. Appl.

      巻: 23 ページ: 77-92

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A generalized Pohozaev identity and uniqueness of positive radial solutions of Δu+g(r)u+h(r)u^p=02013

    • 著者名/発表者名
      N. Shioji, K. Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of differential equations

      巻: 255 ページ: 4448-4475

    • DOI

      10.1016/j.jde.2013.08.017

    • 査読あり
  • [学会発表] チューブ状領域における非線形楕円型方程式の正値解の多重性2014

    • 著者名/発表者名
      田中和永
    • 学会等名
      松山解析セミナー
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      20140208-20140208
    • 招待講演
  • [学会発表] Uniqueness of positive radial solutions of Δu+g(r)u+h(r)u^p=02013

    • 著者名/発表者名
      N. Shioji
    • 学会等名
      The International Conference on Nonlinear Analysis and Optimization
    • 発表場所
      高雄, 台湾
    • 年月日
      20131220-20131222
    • 招待講演
  • [学会発表] Multiple positive solutions for nonlinear elliptic equations in expanding annular type domains2013

    • 著者名/発表者名
      田中和永
    • 学会等名
      広島微分方程式研究会
    • 発表場所
      広島大学理学部
    • 年月日
      20131011-20131012
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi-peak solutions for singularly perturbed elliptic problems2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka
    • 学会等名
      the workshop on nonlinear PDE
    • 発表場所
      Chern Inst. Math., Nankai University, Tianjin, China
    • 年月日
      20130916-20130919
    • 招待講演
  • [学会発表] Mass resonance in a system of nonlinear Schr\"odinger equations2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ozawa
    • 学会等名
      The Asian Mathematical Conference 2013
    • 発表場所
      BEXCO, Busan, Korea
    • 年月日
      20130630-20130704
    • 招待講演
  • [学会発表] Uniqueness of positive radial solutions of Δu+g(r)u+h(r)u^p=0 and its applications2013

    • 著者名/発表者名
      N. Shioji
    • 学会等名
      The Asiain mathematical conference 2013
    • 発表場所
      釜山(韓国)
    • 年月日
      20130630-20130704
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi-bump positive solutions for a nonlinear elliptic problem in expanding tubular domains

    • 著者名/発表者名
      田中和永
    • 学会等名
      応用解析研究会
    • 発表場所
      早稲田大学理工学部
    • 招待講演
  • [学会発表] Hardy type inequalities on balls

    • 著者名/発表者名
      T. Ozawa
    • 学会等名
      The 9th ISAAC Congress
    • 発表場所
      Krakow, Poland
    • 招待講演
  • [学会発表] Hardy type inequalities on balls

    • 著者名/発表者名
      T. Ozawa
    • 学会等名
      Mexico-Japan Joint Meeting on PDE's at Morelia
    • 発表場所
      Campus Morelia, UNAM
    • 招待講演
  • [学会発表] Asymptotic behavior of solutions for some free boundary problems in population biology

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada
    • 学会等名
      Worksh op on New Mathematical Developments Arising in Ecology, Epidemiology and Environmental Sciences
    • 発表場所
      Beijing International Center for Mathematical Researches
    • 招待講演
  • [学会発表] On logistic equations with diffusion and nonlocal terms

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada
    • 学会等名
      RIMS研究集会「常微分 方程式の定性的理論の新展開」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 招待講演
  • [学会発表] A remark on an optimal configuration of the limiting problem to a one dimensional phase separation problem

    • 著者名/発表者名
      K. Kurata
    • 学会等名
      International conference on mathematical Analysis of Nonlinear PDE
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ
    • 招待講演
  • [学会発表] On a five-component Gierer-Meinhardt system with saturation

    • 著者名/発表者名
      K. Kurata
    • 学会等名
      One Forum, Two cities 2013; Aspects of Nonlinear PDEs at Waseda University
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 招待講演
  • [学会発表] Least energy solutions for nonlinear Schr\"odinger systems with mixed attractive and repulsive couplings

    • 著者名/発表者名
      佐藤洋平
    • 学会等名
      RIMS研究集会「偏微分方程式の解の幾何」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 招待講演
  • [学会発表] Least energy solutions for nonlinear Schr\"odinger systems with mixed attractive and repulsive couplings

    • 著者名/発表者名
      佐藤洋平
    • 学会等名
      研究集会「微分方程式の総合的研究」
    • 発表場所
      東京大学
    • 招待講演
  • [図書] Semiclassical standing waves with clustering peaks for nonlinear Schr\"odinger equati2014

    • 著者名/発表者名
      J. Byeon, K. Tanaka
    • 総ページ数
      89
    • 出版者
      Memoirs of the American Mathematical Society, 229, no. 1076 (2013)
  • [図書] Harmonic Analysis and Nonlinear Partial Differential Equations2013

    • 著者名/発表者名
      M. Sugimoto and T. Ozawa (ed.)
    • 総ページ数
      170
    • 出版者
      RIMS Kokyuroku Bessatsu B42

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公開日: 2015-05-28  

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