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2017 年度 実績報告書

非線形波動に関連した偏微分方程式の解の存在と漸近挙動

研究課題

研究課題/領域番号 26400168
研究機関大阪大学

研究代表者

片山 聡一郎  大阪大学, 理学研究科, 教授 (70283942)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード非線形波動方程式 / 初期値問題 / 大域解 / 漸近挙動 / 零条件 / 弱零条件 / クライン・ゴルドン方程式
研究実績の概要

今年度は波動方程式と Klein-Gordon 方程式の非線形連立系の初期値問題に関する研究を主として行った. 空間3次元で非線形波動方程式系を考えた場合, 小さな初期値に対する大域解存在(Small Data Global Existence, 以下 SDGE)についての臨界次数は2である. 実際, 一般の2次の非線形項を持つ場合には SDGE は成立せず, なんらかの制約が必要であることが知られている. 非線形波動の場合の SDGE の十分条件としては零条件(null condition) と呼ばれる条件が有名である. 他方, 非線形 Klein-Gordon 方程式の場合は2次以上の非線形項であれば無条件に SDGE が成立する. 報告者は, 波動とKlein-Gordon方程式の連立系の場合は, どのような条件下で SDGE が成立するかに興味をもち, 波動, Klein-Gordon 単独の場合の SDGE の結果を自然に含むような SDGE の結果を以前に得ていたが, その条件下では波動方程式に従う成分の解の時空減衰率は線形波動の場合に比べて悪いものしか得られなかった. 以上を踏まえて今年度は以下の研究を行った.
(1) 波動成分およびその導関数の時空減衰率の評価を悪くする原因は, 波動成分の非線形項に含まれる Klein-Gordon 成分同士の相互作用である. この部分に対する新たな「零条件」を導入し, この条件を付け加えれば波動成分とその導関数の時空減衰率がかなり改善されることを示した.
(2) 初期値が有界領域の外では0になる場合に制限すれば(上記(1)ほどではないが)波動成分自身の時空減衰率が改善されることを示した(上と異なり導関数の評価は改善されない). また, このような初期値の場合には以前よりも弱い条件下で SDGE が成立することが分かった.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Global existence for systems of nonlinear wave and Klein-Gordon equations with compactly supported initial data2018

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Katayama
    • 雑誌名

      Communications on Pure and Applied Analysis

      巻: 17 ページ: 1479-1497

    • DOI

      10.3934/cpaa.2018071

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remarks on the asymptotic behavior of global solutions to systems of semilinear wave equations2018

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Katayama
    • 雑誌名

      Advanced Studies in Pure Mathematics

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global existence for a class of system of nonlinear wave and Klein-Gordon equations2018

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Katayama
    • 雑誌名

      RIMS Kokyuroku Bessatsu (数理解析研究所講究録別冊)

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [学会発表] Global existence and the asymptotic behavior for systems of semilinear wave equations2017

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Katayama
    • 学会等名
      Workshop on Nonlinear Wave Equations, Fudan University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Global existence for a class of system of nonlinear wave and Klein-Gordon equations in 3D2017

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Katayama
    • 学会等名
      調和解析と非線形偏微分方程式 (於: 京都大学数理解析研究所)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Global existence for a class of system of nonlinear wave and Klein-Gorodn equations2017

    • 著者名/発表者名
      片山 聡一郎
    • 学会等名
      第13回非線型の諸問題 (於: 鹿児島市町村自治会館)
    • 招待講演
  • [学会発表] Decay of solutions to nonlinear dissipative wave equations in one space dimension2017

    • 著者名/発表者名
      片山 聡一郎
    • 学会等名
      広島微分方程式研究会 (於: 広島大学)
    • 招待講演
  • [図書] Global Solutions and the Asymptotic Behavior for Nonlinear Wave Equations with Small Initial Data (MSJ Memoirs Volume 36)2017

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Katayama
    • 総ページ数
      298
    • 出版者
      Mathematical Society of Japan (日本数学会)
    • ISBN
      978-4-86497-054-9
  • [学会・シンポジウム開催] Linear and Nonlinear Waves No. 152017

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公開日: 2018-12-17  

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