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2015 年度 実施状況報告書

変係数発展方程式の解析とキルヒホフ型波動方程式の非線形構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26400170
研究機関山口大学

研究代表者

廣澤 史彦  山口大学, 理工学研究科, 教授 (50364732)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード偏微分方程式 / 非線形波動方程式 / キルヒホフ方程式 / 変数係数
研究実績の概要

変数係数双曲型方程式のエネルギー評価における初期値の係数の滑らかさの影響について:
キルヒホフ方程式の線形化問題の一つと考えられる、伝播速度が時間変数に依存する波動方程式に対して、その初期値問題の解のエネルギー評価について研究を行った。定数係数波動方程式の解の滑らかさやエネルギーが保存されることは明らかである。変数係数の場合、係数が非退化かつ微分可能であれば、時間大域的な解の滑らかさは保証される一方で、エネルギーの保存や有界性は一般に成り立たない。本研究では、一般にはエネルギーの有界性が成り立たないような係数を持つ方程式に対して、Gevreyクラスのようなエネルギーのクラスよりも滑らかな初期値に対しては、エネルギーの有界性が成り立ちうることを証明した。このような設定の下で、エネルギー評価における初期値の滑らかさの寄与に関する結果は知られておらず、変数係数波動方程式の研究に新たな視点を与えるものである。またこの研究は、初期値の滑らかさが大域可解性の評価において本質的であると考えられるキルヒホフ方程式の研究においても、新たな解析方法を提供すると期待される。本研究は、Ebert-Fitriana-Hirosawa[EFH] で公表済みである。
[EFH] M. R. Ebert, L. Fitriana and F. Hirosawa, On the energy estimates of the wave equation with time dependent propagation speed asymptotically monotone functions, J. Math. Anal. Appl. 432 (2015), 654-677.

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

本年度の研究は、主に変数係数の線型波動方程式に対してであり、得られた結果自体は興味深く意外性のあるものであった。非線形問題への応用については、現段階では目だった進展は無い。

今後の研究の推進方策

これまでの研究により、変数係数波動方程式の解のエネルギー評価において、係数の滑らかさと振動、そして初期値の滑らかさが重要であることが明らかになってきた。その背景には、変数係数が解のフーリエ像、すなわち時間周波数領域に及ぼす影響の精密な解析の成果がある。この結果は、現在得られている単なる解のエネルギー評価だけではなく、非線形波動方程式の解析においてより意味のある、解そのもののL-2ノルムの評価にも応用が可能である。今後は、解のL-2ノルムの評価と半線形波動方程式の大域可解性の問題への応用について研究を展開してゆく予定である。また、キルヒホフ方程式の大域可解性への応用についても、初期値の滑らかさの寄与という立場から引き続き研究を行ってゆく予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Universidade de Sao Paulo(ブラジル)

    • 国名
      ブラジル
    • 外国機関名
      Universidade de Sao Paulo
  • [雑誌論文] On the energy estimates of the wave equation with time dependent propagation speed asymptotically monotone functions2015

    • 著者名/発表者名
      M. R. Ebert, L. Fitriana and F. Hirosawa
    • 雑誌名

      J. Math. Anal. Appl.

      巻: 432 ページ: 654-677

    • DOI

      10.1016/j.jmaa.2015.06.051

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 変数係数波動方程式の初期値問題の解析とその応用2015

    • 著者名/発表者名
      廣澤史彦
    • 学会等名
      南大阪応用数学セミナー
    • 発表場所
      大阪市立大学 (大阪府,大阪市)
    • 年月日
      2015-11-28
    • 招待講演
  • [学会発表] 変数係数波動方程式の初期値問題の解析とその応用2015

    • 著者名/発表者名
      廣澤史彦
    • 学会等名
      愛媛大学解析セミナー
    • 発表場所
      愛媛大学 (愛媛県,松山市)
    • 年月日
      2015-11-21
    • 招待講演
  • [学会発表] On the energy estimates for the wave equations with decaying propagation speed2015

    • 著者名/発表者名
      廣澤史彦
    • 学会等名
      武蔵野偏微分方程式研究集会
    • 発表場所
      日本医科大学 (東京都,武蔵野市)
    • 年月日
      2015-10-10 – 2015-10-12
  • [学会発表] 時間に依存する係数を持つ波動方程式の解析とその応用2015

    • 著者名/発表者名
      廣澤史彦
    • 学会等名
      日本数学会秋季合分科会関数方程式分科会
    • 発表場所
      京都産業大学 (京都府,京都市)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
    • 招待講演
  • [学会発表] A class of non-analytic functions for the global solvability of Kirchhoff equation2015

    • 著者名/発表者名
      F. Hirosawa
    • 学会等名
      Recent progress in evolution equations
    • 発表場所
      Guangdong University of Finance, Guangzhou (China)
    • 年月日
      2015-08-10 – 2015-08-12
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the energy estimates for the wave equations with decaying propagation speed2015

    • 著者名/発表者名
      F. Hirosawa
    • 学会等名
      10th ISAAC Congress
    • 発表場所
      University of Macau (Macau)
    • 年月日
      2015-08-03 – 2015-08-08
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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