Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений

Для параболічного квазілінійного рівняння з монотонним опуклим потенціалом методом декомпозиції побудовано супер- та субпараболічні бар'єрні функції.

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2008
Автори: Бондаренко, В.Г., Прокопенко, Ю.Ю.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Інститут математики НАН України 2008
Назва видання:Український математичний журнал
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/164778
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений / В.Г. Бондаренко, Ю.Ю. Прокопенко // Український математичний журнал. — 2008. — Т. 60, № 11. — С. 1449–1456. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-164778
record_format dspace
spelling irk-123456789-1647782020-02-11T01:28:33Z Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений Бондаренко, В.Г. Прокопенко, Ю.Ю. Статті Для параболічного квазілінійного рівняння з монотонним опуклим потенціалом методом декомпозиції побудовано супер- та субпараболічні бар'єрні функції. For a parabolic quasilinear equation with monotone convex potential, we construct superparabolic and subparabolic barrier functions by the method of decomposition. 2008 Article Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений / В.Г. Бондаренко, Ю.Ю. Прокопенко // Український математичний журнал. — 2008. — Т. 60, № 11. — С. 1449–1456. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 1027-3190 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/164778 517.956 uk Український математичний журнал Інститут математики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Статті
Статті
spellingShingle Статті
Статті
Бондаренко, В.Г.
Прокопенко, Ю.Ю.
Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений
Український математичний журнал
description Для параболічного квазілінійного рівняння з монотонним опуклим потенціалом методом декомпозиції побудовано супер- та субпараболічні бар'єрні функції.
format Article
author Бондаренко, В.Г.
Прокопенко, Ю.Ю.
author_facet Бондаренко, В.Г.
Прокопенко, Ю.Ю.
author_sort Бондаренко, В.Г.
title Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений
title_short Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений
title_full Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений
title_fullStr Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений
title_full_unstemmed Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений
title_sort варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений
publisher Інститут математики НАН України
publishDate 2008
topic_facet Статті
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/164778
citation_txt Варьерные функции для одного класса полулинейных параболических уравнений / В.Г. Бондаренко, Ю.Ю. Прокопенко // Український математичний журнал. — 2008. — Т. 60, № 11. — С. 1449–1456. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.
series Український математичний журнал
work_keys_str_mv AT bondarenkovg varʹernyefunkciidlâodnogoklassapolulinejnyhparaboličeskihuravnenij
AT prokopenkoûû varʹernyefunkciidlâodnogoklassapolulinejnyhparaboličeskihuravnenij
first_indexed 2025-07-14T17:21:48Z
last_indexed 2025-07-14T17:21:48Z
_version_ 1837643814634782720
fulltext UDK 517.956 V. H. Bondarenko, G. G. Prokopenko (Nac. texn. un-t Ukrayn¥ „KPY”, Kyev) BAR|ERNÁE FUNKCYY DLQ ODNOHO KLASSA POLULYNEJNÁX PARABOLYÇESKYX URAVNENYJ For a parabolic quasilinear equation with a monotone convex potential, we construct superparabolic and subparabolic barrier functions by using the decomposition method. Dlq paraboliçnoho kvazilinijnoho rivnqnnq z monotonnym opuklym potencialom metodom de- kompozyci] pobudovano super- ta subparaboliçni bar’[rni funkci]. 1. Postanovka zadaçy y predvarytel\n¥e svedenyq. Lynejnoe paraboly- çeskoe uravnenye kak matematyçeskaq model\ processa dyffuzyy obladaet rq- dom nedostatkov. Tak, reßenyg u ( t, x ) zadaçy Koßy ∂ ∂ =u t Lu , u ( 0, x ) = f ( x ), x ∈ Rn , s πllyptyçeskym operatorom Lu a x u x x A x u t xjk j k = ( ) ∂ ∂ ∂ ≡ ( )∇ ( ) 2 2tr , sootvetstvuet beskoneçnaq skorost\ rasprostranenyq vozmuwenyj. Bolee estestvennoj matematyçeskoj model\g qvlqetsq nelynejnoe parabo- lyçeskoe uravnenye (sm. obzor [1]), naprymer polulynejnoe uravnenye ∂ ∂ = + ( ∇ )u t Lu x u uΦ , , v fazovom prostranstve E = Rn. V çastnosty, otmetym rabotu [2], posvqwennug yssledovanyg svojstv reßenyq zadaçy Koßy dlq uravnenyq „reakcyq–dyffuzyq” ∂ ∂ = − ( )u t u g t x u up∆ , sgn , u ( 0, x ) = f ( x ), 0 < p < 1, g ( t, x ) ≥ 0, v kotoroj pryveden¥ uslovyq mhnovennoj kompaktyfykacyy nosytelq (MKN) reßenyq: pry nekotor¥x uslovyqx na funkcyy f y g supp u ( t, x ) ⊂ [ a; b ] dlq lgboho t > 0. Analohyçn¥e rezul\tat¥ poluçen¥ y dlq bolee obwyx kvazylynejn¥x urav- nenyj [3]. V nastoqwej rabote rassmotrena zadaça Koßy ∂ ∂ = − ( )u t Lu uΦ , u ( 0, x ) = f ( x ) ≥ 0, x ∈ Rn, (1) y pry nekotor¥x uslovyqx na potencyal Φ dlq reßenyq u ( t, x ) postroen¥ ba- r\ern¥e funkcyy — superparabolyçeskaq y subparabolyçeskaq. Sxema postro- enyq takyx funkcyj — metod rasweplenyq (dekompozycyy) uravnenyq (1): upo- mqnut¥e funkcyy qvlqgtsq superpozycyej reßenyj uravnenyj ∂ ∂ =v v t L , dw dt w= − ( )Φ . Ydeq metoda rasweplenyq b¥la ewe v 70-x hodax predloΩena G. L. Dalec- kym. ∏tot metod prymenqlsq v rabotax [4, 5] dlq lynejnoho uravnenyq ∂ ∂ = +u t Lu L u1 , hde vozmuwenye L1 — πllyptyçeskyj operator: v upomqnut¥x rabotax poluçe- © V. H. BONDARENKO, G. G. PROKOPENKO, 2008 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 11 1449 1450 V. H. BONDARENKO, G. G. PROKOPENKO no predstavlenye e e e B tt L L tL tL( + ) = + ( )1 1 y yzuçen¥ svojstva semejstva operatorov B ( t ). Vsgdu nyΩe predpolahaetsq, çto operatornoe pole A ( x ) dyffuzyy ohrany- çeno y dyfferencyruemo. Vvedem rqd oboznaçenyj y opredelenyj. Fundamental\noe reßenye nevozmuwennoho parabolyçeskoho uravnenyq obo- znaçym çerez p ( t, x, y ) , t > 0, x, y ∈ E, a sootvetstvugwug perexodnug veroqt- nost\ P t x p t x y dy( ) = ( )∫, , , ,Γ Γ nazovem dyffuzyonnoj meroj. Tohda v( ) = ( ) ( )∫t x f y p t x y dy E , , , est\ reßenye zadaçy Koßy dlq uravnenyq ∂ ∂ =v v t L , v ( 0, x ) = f ( x ) ≥ 0. Çerez w ( t, x ) oboznaçym neotrycatel\noe reßenye zadaçy Koßy dlq ob¥k- novennoho dyfferencyal\noho uravnenyq dw dt w= − ( )Φ , w ( 0, x ) = f ( x ) ≥ 0. Opredelenye 1. Pust\ µ — veroqtnostnaq mera na borelevskoj σ -al- hebre metryçeskoho prostranstva X, f — neprer¥vnaq vewestvennaq funkcyq na X. Nazovem meru µ: neprer¥vnoj otnosytel\no f, esly lim , ε εµ → ( ) 0 Dc = 0; lypßycevoj otnosytel\no f, esly otnoßenye µ ε ε( )Dc, ohranyçeno, hde proobraz D x c f x cc, :ε ε= < ( ) < +{ }. Neprer¥vnost\ otnosytel\no f oznaçaet absolgtnug neprer¥vnost\ µ ot- nosytel\no ynducyrovannoj mer¥ µf . Prymerom lypßycevoj mer¥ qvlqetsq haussova mera v R n , esly f ( x ) = = ϕ x( ), hde ϕ ( s ) — monotonna s ohranyçenyqmy snyzu na skorost\ vozrasta- nyq yly ϕ ymeet ohranyçennug varyacyg na [ 0; l ] dlq vsex l. Otsgda sleduet lypßycevost\ dyffuzyonnoj mer¥ P ( t, x, Γ ) dlq takyx Ωe funkcyj, tak kak fundamental\noe reßenye p ( t, x, y ) dopuskaet dvustoronngg ocenku hausso- v¥my plotnostqmy. Odno yz dostatoçn¥x uslovyj lypßycevosty dlq nekoto- r¥x klassov mer y funkcyj pryvedeno v [6, s. 193 – 194]. Obobwenye. Pust\ ϕ ( s ) — vozrastagwaq funkcyq, ∆c x c f x c, :ε ϕ ϕ ε= ( ) < ( ) < ( + ){ }. ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 11 BAR|ERNÁE FUNKCYY DLQ ODNOHO KLASSA … 1451 Sootnoßenyq lim , ε εµ → ( ) 0 ∆c = 0, 1 ε µ ε( )∆c, < const oznaçagt sootvetstvenno neprer¥vnost\ y lypßycevost\ µ otnosytel\no kom- pozycyy ϕ– 1 � f. Esly ϕ — lypßyceva, to yz neprer¥vnosty y lypßycevosty µ otnosytel\no f sledugt te Ωe svojstva otnosytel\no ϕ– 1 � f. UtverΩdenye 1. Pust\ g t f x t dx Dt ( ) = ( ) − ( )( )∫ µ , D x f x tt = ( ) >{ }: . Esly f neprer¥vna, µ lypßyceva otnosytel\no f, to g′ ( t ) = 0. 2. Osnovn¥e rezul\tat¥. 2.1. Stepennoj potencyal. Rassmotrym vna- çale zadaçu Koßy ∂ ∂ = −u t Lu buα , x ∈ Rn , u ( 0, x ) = f ( x ) ≥ 0, b > 0, α > 0, y yssleduem otdel\no sluçay α > 1 y 0 < α < 1. Pust\ α > 1. PoloΩym w t x f x bt f x( ) = ( ) + ( − ) ( )( )− − ( − ), /1 1 1 1 1α α α y oboznaçym çerez u1 y u2 kompozycyy, sostavlenn¥e yz funkcyj v ( t, x ) y w ( t, x ): u t x w t y p t x y dy E 1( ) = ( ) ( )∫, , , , , u t x bt t x2 1 1 11 1= ( ) + ( − ) ( )( )− − ( − )v v, , /α α α . Lehko vydet\, çto dw dt = – b wα , w ( 0, x ) = f ( x ). Pust\ 0 < α < 1. Osobennost\ takoj zadaçy — obnulenye u ( t, x ) dlq t > t0 pry nekotor¥x uslovyqx na naçal\nug funkcyg. Çerez ˜ ,w t x( ) oboznaçym neotrycatel\noe reßenye zadaçy Koßy: dw dt bw ˜ ˜= − α , ˜ ,w x( )0 = f ( x ) ≥ 0, t. e. ˜ , , , , , / w t x f x b t t f x b t f x b ( ) = ( ) − ( − ) < ( ) ( − ) ≥ ( ) ( − )       ( )− ( − ) − − 1 1 1 1 1 1 1 0 1 α α α α α α α y poloΩym u t x w t y p t x y dy E 3( ) = ( ) ( )∫, ˜ , , , = ( )− ( − )( ) − ( − ) ( )∫ f y bt p t x y dy Dt 1 1 11α αα / , , , u t x t x bt t t x b t t x b 4 1 1 1 1 1 1 1 0 1 ( ) = ( ) − ( − ) < ( ) ( − ) ≥ ( ) ( − )       ( )− ( − ) − − , , , , , , , , /v v v α α α α α α α ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 11 1452 V. H. BONDARENKO, G. G. PROKOPENKO hde D y f y btt = ( ) > ( − ){ ( ) }( − ): /1 1 1α α . Teorema 1. Funkcyq u1 — subparabolyçeskaq, funkcyq u 2 — superpara- bolyçeskaq, t. e. ymegt mesto neravenstva u1 ( t, x ) ≤ u ( t, x ) ≤ u2 ( t, x ), t > 0, x ∈ Rn, α > 1. Esly dyffuzyonnaq mera P ( t, x, Γ ) lypßyceva, to funkcyq u 3 — super- parabolyçeskaq, funkcyq u4 — subparabolyçeskaq, t. e. u4 ( t, x ) ≤ u ( t, x ) ≤ u3 ( t, x ), t > 0, x ∈ Rn, 0 < α < 1. Dokazatel\stvo sostoyt v yspol\zovanyy pryncypa maksymuma, t. e. v ustanovlenyy znaka nevqzok h u t Lu buk k k k= ∂ ∂ − + α . Tak, h t x b w t y p t x y dy w t y p t x y dy E E 1( ) = ( ) ( )     − ( ) ( )    ∫ ∫, , , , , , , α α ≤ 0 v sylu neravenstva Hel\dera dlq veroqtnostnoj mer¥ P ( t, x, dy ). Vtoraq nevqzka h t x2( ), = = α α αα α α( − ) ( ) + ( − ) ( ) ( )∇ ( ) ∇ ( )− − − ( − )−( ) ( )1 1 12 1 1 1 2bt t x bt t x A x t x t xv v v v, , , , ,/ ≥ 0 v sylu poloΩytel\nosty matryc¥ dyffuzyy. Pry v¥çyslenyy sledugwej nevqzky yspol\zuetsq utverΩdenye 1: h t x b w t y p t x y dy w t y p t x y dy E E 3( ) = ( ) ( )     − ( ) ( )    ∫ ∫, ˜ , , , ˜ , , , α α ≥ 0 v sylu neravenstva Hel\dera. Nakonec, h t x4( ), = = – bt t x t x bt A x t x t x α α αα α α( − ) ( ) ( ) − ( − ) ( )∇ ( ) ∇ ( )+ − ( − )−( ) ( )1 11 1 1 1 2 v v v v , , , , ,/ ≤ 0, esly t < v1 1 − ( ) ( − ) α α t x b , . Yz poluçenn¥x neravenstv sleduet utverΩdenye teorem¥. V çastnom sluçae α = 1 2 teorema 1 dokazana v rabote [7]. 2.2. V¥pukl¥j potencyal. V pryvedenn¥x v¥ße v¥çyslenyqx znak nevqz- ky faktyçesky opredelqetsq napravlenyem v¥puklosty funkcyy Φ. Obobwym rezul\tat¥ p. 2.1, rassmotrev uravnenye (1), hde potencyal Φ — stroho vozras- tagwaq funkcyq, Φ ( 0 ) = 0, y vvedem dva sluçaq: 2.2.1. Φ v¥pukla vnyz na ( 0; ∞ ), dz zΦ( ) ∞ ∫σ < ∞ dlq lgboho σ > 0. Po- loΩym ψ( ) = ( ) ∞ ∫s dz z s Φ , w t x bt f x( ) = + ( ( ))− ( ), ψ ψ1 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 11 BAR|ERNÁE FUNKCYY DLQ ODNOHO KLASSA … 1453 y opredelym funkcyy u t x w t y p t x y dy E 1( ) = ( ) ( )∫, , , , , u t x bt t x2 1( ) = + ( ( ))− ( ), ,ψ ψ v . Zametym, çto v sylu ub¥vanyq ψ spravedlyvo neravenstvo u t x t x2( ) ≤ ( ), ,v . 2.2.2. Pust\ Φ v¥pukla vverx na ( 0; ∞ ), dz zΦ( )∫0 σ < ∞ dlq lgboho σ > 0. PoloΩym ψ̃( ) = ( )∫s dz z s Φ 0 , ˜ , ˜ ˜ , ˜ , , ˜ , w t x f x bt t f x b t f x b ( ) = ( ( )) − < ( ) ≥ ( )     − ( ) ( ) ( ) ψ ψ ψ ψ 1 0 u t x w t y p t x y dy E 3( ) = ( ) ( )∫, ˜ , , , = ˜ ˜ , ,ψ ψ− ( )( ( )) − ( )∫ 1 f y bt p t x y dy Dt , u t x t x bt t b dz z t b dz z t x t x4 1 0 0 1 0 1 ( ) = ( ( )) − < ( ) ≥ ( )        − ( ) ( ) ( ) ∫ ∫ , ˜ ˜ , , , , , , , ψ ψ v v v Φ Φ hde D y f y btt = ( ) > ( ){ }−: ψ̃ 1 . Otmetym oçevydnoe neravenstvo u4 ≤ v. Teorema 2. V sluçae 2.2.1 spravedlyva dvustoronnqq ocenka u1 ( t, x ) ≤ u ( t, x ) ≤ u2 ( t, x ), t > 0, x ∈ Rn . Esly dyffuzyonnaq mera P ( t, x, Γ ) lypßyceva otnosytel\no funkcyy ψ ( f ), to v sluçae 2.2.2 ymegt mesto neravenstva u4 ( t, x ) ≤ u ( t, x ) ≤ u3 ( t, x ), t > 0, x ∈ Rn . Dokazatel\stvo opqt\ Ωe sostoyt v ustanovlenyy znaka nevqzok. Tak, h t x b w t y p t x y dy w t y p t x y dy E E 1( ) = ( ) ( )     − ( ) ( )∫ ∫ ( ), , , , , , ,Φ Φ ≤ 0 v sylu v¥puklosty Φ vnyz; h t x A x t x t x u u2 2 2 2( ) = ( )∇ ( ) ∇ ( ) ( ) ( ) ′( ) − ′( )( ) ( ), , , ,v v v v Φ Φ Φ Φ ≥ 0 v sylu vozrastanyq Φ′; V¥çyslenye nevqzky h3 opyraetsq na utverΩdenye 1: h t x b w t y p t x y dy w t y p t x y dy E E 3( ) = ( ) ( )     − ( ) ( )∫ ∫ ( ), ˜ , , , ˜ , , ,Φ Φ ≥ 0 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 11 1454 V. H. BONDARENKO, G. G. PROKOPENKO v sylu v¥puklosty Φ vverx; h t x A x t x t x u u4 4 2 4( ) = ( )∇ ( ) ∇ ( ) ( ) ( ) ′( ) − ′( )( ) ( ), , , ,v v v v Φ Φ Φ Φ ≤ 0 v sylu vozrastanyq Φ′. Rys. 1 Yz ustanovlenn¥x dlq nevqzok neravenstv v¥tekaet utverΩdenye teorem¥ 2. 3. Rezul\tat¥ v¥çyslytel\noho πksperymenta. V kaçestve prymera b¥la rassmotrena zadaça Koßy ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 11 BAR|ERNÁE FUNKCYY DLQ ODNOHO KLASSA … 1455 ∂ ∂ = ∂ ∂ + ∂ ∂ −u t u x u x bu 2 1 2 2 2 2 α , u x x x x ( ) = + + 0 1 1 2 1 2 2 2 , , pry α = 2 y pry α = 0.5. Rys. 2 Dlq dannoho naçal\noho uslovyq b¥ly çyslenno poluçen¥ znaçenyq bar\er- n¥x funkcyj u t x x1 1 2( ), , y u t x x2 1 2( ), , pry α = 2 y u t x x3 1 2( ), , y u t x x4 1 2( ), , pry α = 0.5, a takΩe metodom koneçn¥x raznostej poluçeno reßenye πtoho ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 11 1456 V. H. BONDARENKO, G. G. PROKOPENKO uravnenyq u t x x( ), ,1 2 . Na rys. 1 pokazan¥ hrafyky çyslennoho reßenyq dlq α = 2, a takΩe razny- ca meΩdu çyslenn¥m reßenyem y subparabolyçeskoj funkcyej y raznyca meΩ- du çyslenn¥m reßenyem y superparabolyçeskoj funkcyej. Hrafyky sootvet- stvugt t = 0.5. Parametr b vzqt ravn¥m 2. Na rys. 2 pokazan¥ hrafyky çyslennoho reßenyq dlq α = 0.5, a takΩe raz- nyca meΩdu çyslenn¥m reßenyem y subparabolyçeskoj funkcyej y raznyca meΩdu çyslenn¥m reßenyem y superparabolyçeskoj funkcyej. Hrafyky soot- vetstvugt t = 0.5. Parametr b vzqt ravn¥m 2. Na rys. 2 vydno nalyçye MKN. Vsledstvye πtoho πffekta bar\ern¥e funkcyy y reßenye za koneçnoe vremq okaz¥vagtsq toΩdestvenno ravn¥my nulg, pryçem tem b¥stree, çem bol\ße znaçenye parametra b. Pry b = 2 u t3 0 0( ), , = 0 naçynaq s t = 1, u t( ), ,0 0 = 0 naçynaq s t = 0.774, u t4 0 0( ), , = 0 naçynaq s t = 0.767. 1. Kalaßnykov A. S. Nekotor¥e vopros¥ kaçestvennoj teoryy nelynejn¥x v¥roΩdagwyxsq parabolyçeskyx uravnenyj vtoroho porqdka // Uspexy mat. nauk. – 1987. – 42, #V3. – S. 135 – 176. 2. Kalaßnykov A. S. Ob uslovyqx mhnovennoj kompaktyfykacyy nosytelej reßenyj poluly- nejn¥x parabolyçeskyx uravnenyj y system // Mat. zametky. – 1990. – 47, # 1. – S. 74 – 80. 3. Galaktionov V. A., Shishkov A. E. Saint-Venant’s principle in blow-up for higher-order quasi-linear parabolic equations // Proc. Royal Soc. Edinburgh. – 2003. – 113A. – P. 1075 – 1119. 4. Bondarenko V. H. Vozmuwennoe parabolyçeskoe uravnenye na rymanovom mnohoobrazyy // Ukr. mat. Ωurn. – 2003. – 55, # 7. – S. 977 – 982. 5. Bondarenko V. H. Postroenye fundamental\noho reßenyq vozmuwennoho parabolyçeskoho uravnenyq // Ukr. mat. Ωurn. – 2003. – 55, # 8. – S. 1011 – 1021 6. Federer H. Heometryçeskaq teoryq mer¥. – M: Nauka, 1987. – 760 s. 7. Bondarenko V. H., Selyn A. N. Ocenky reßenyq uravnenyq typa „reakcyq – dyffuzyq” // Systemni doslidΩennq ta informacijni texnolohi]. – 2007. – # 1. – S. 124 – 128. Poluçeno 22.05.07, posle dorabotky — 28.08.07 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 11