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非线性Klein-Gordon方程混合初边值问题的修正散射。 (英语) Zbl 1435.35222号

本文致力于研究具有初始和边界条件的半线上的Klein-Gordon方程:\[\开始{对齐}&v{tt}+v-v{xx}=\muv^3,\qquad t>0,\qqquad x>0,\\&v(0,x)=v_0(x),\qquad v_t(0,x)=v_1(x),\qquad v(t,0)-\βv_x(t,0)=h(t)。\结束{对齐}\标记{1}\]这里,(mu,beta\in\mathbb{R})是一些常量,(v_0)、(v_1)和(h)是实值函数。表示\(\langle x\rangle:=\sqrt{1+x^2}\)和\(L^p:=L^p(\mathbb{右}_+)\). 定义以下加权空间\开始{align*}&L^{p,k}:=\left\{\phi:\,\|\phi\|_{L^{p,k}}:=\ |\langle x\rangle ^k\phi |_{L^{p}}<\infty\right\}\\&H^{m,k}:=\left\{phi:\,\|\phi\|_{H^{p,k}}:=\sum_{j=0}^{m}\|\partial^j\phi\| _{L^{2,k}{<\infty\right\}\结束{align*}和(L^2(mathbb)上的正弦傅里叶变换{右}_+)\盖子L^1(\mathbb{右}_+)\):\[\数学{F}\phi(p):=\sqrt{\frac{2}{\pi}}\int_{0}^{+\infty}\ph(x)\sin-px\,dx。\]\[\数学{H}(H):=\sqrt{\frac{2}{\pi}}(1+\beta\partial_x)\int_{0}^{t}\mathcal{F} _秒左(frac{p\sin(langle-prangle)(t-\tau)}{(1+beta^2p^2)langle-p-rangle}右)h(\tau,d\tau)。\]
本文的第一个结果是以下定理,它说明了局部存在性。
定理1。让H ^1(mathbb)中的(v_0{右}_+)\),L^2(\mathbb)中的\(v_1\{右}_+)\),\(h\在h^{1,s}(\mathbb{右}_+)\),\(s>1/2 \)。问题(1)与积分方程等价\开始{multline*}v(t,x)=(1+\beta\partial_x)\mathcal{F}\Bigg(\frac{\cos\langlep\ranglet}{1+\beta^2p^2}\mathcal{F} _秒((1-\beta\partial_y)v_0)+\frac{\sin\langlep\ranglet}{1+\beta^2p^2}\mathcal{F} _秒((1-\beta\partial_y)\langle p_x\rangle^{-1}第1版) \\+\mu\int_{0}^{t}\frac{\sin\langle-p\rangle(t-\tau)}{(1+\beta^2p^2)\langle_p\rangle}\mathcal{F} _秒(1-)v^3,d\tau\Bigg)+\mathcal{H}(H)。\结束{multline*}此外,存在(T>0)使得问题(1)在C([0,T];H^1(mathbb{右}_+))\).
下一个结果提供了全局一致估计。
定理2。设(β>0)和H^{2,1}(mathbb)中的初始和边界数据{右}_+)\)H^{1,1}(\mathbb)中的,\(v_1{右}_+)\),\(h\在h^{2中,\frac{1}{2}+\eta}(\mathbb{右}_+)\),\(eta>0\),满足关系\((1-\beta\partial_y)v_0)(0)=h(0)\)。然后存在(\varepsilon_0>0),对于(0<varepsilen\leqslead\varepsiln_0),问题(1)在C([0,+infty)中有唯一的全局解(v(t));H^{2,1}(\mathbb{右}_+))\)一致范数的衰减率由下式给出\[\|v(t){L^\infty(mathbb{右}_+)}\leqslide C\varepsilon\langle范围^{-\frac{1}{2}}。\]
第三个结果描述了全局解的大时间行为。表示\[\θ(x):=\开始{cases}1,&0\leq倾斜x<1\\0,&x\geqslead 1。\结束{cases}\]
定理3。在定理2的假设下,设C([0,+infty);H^{2,1}(mathbb{右}_+))\)是(1)的解。然后在L^\infty(\mathbb)中存在一个唯一的函数{右}_+)\)这样的话\[\|v(t,\cdot)-\mathcal{v}(t,\ cdot)\|_{L^\infty(\mathbb{右}_+)}\leqsland C\varepsilon^\压裂{3}{2}t^{-\压裂{1}{2}-\eta},\qquad\eta>0,\]哪里\开始{align*}&\mathcal{V}(t,x):=\frac{1}{\sqrt{t}}\theta\left(\frac}t}{x}\right)\mathrm{Im}\,e^{-i\frac[\pi}{4}}\Lambda\left)\ln t)}\\&\Phi(t,x)=\frac{3\mu}{8}\langle ixt^{-1}\rangle\left|\Lambda\left(\frac{xt^}{\langle ix t^{-1-}\range}\right)\right|。\结束{align*}

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35L20英寸 二阶双曲方程的初边值问题
35L71型 二阶半线性双曲方程
35B40码 偏微分方程解的渐近行为
35A01型 偏微分方程的存在性问题:全局存在、局部存在、不存在
35A02型 偏微分方程的唯一性问题:全局唯一性、局部唯一性、非唯一性
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