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具有二次扩散的非局部相互作用方程的多重大时间行为。 (英语) Zbl 1421.35026号

摘要:本文考虑一个具有二次多孔介质型扩散的一维非局部相互作用方程,其中相互作用核是吸引的、非负的,并且在实线上是可积的。文献中的早期结果表明,如果核(G)的(L^1)范数大于扩散常数({varepsilon}),则存在非平凡稳态。在本文中,我们旨在证明该方程表现出一种“多重”行为,即解可以收敛到非平凡的稳态,也可以大时间衰减到零。我们证明了当初始条件足够集中并且在(infty)-Wasserstein距离内“接近”稳态时,前一种情况成立。此外,我们还证明了在扩散主导的区域(varepsilon geq G{L^1})中溶液大时间衰减为零。最后,我们给出了两个部分结果,表明对于具有足够大的二阶矩的初始数据,大时间衰减也在互补区域(varepsilon<|G{L^1})中存在。我们使用数值模拟来验证我们的局部渐近稳定性结果,并支持我们关于大时间衰减的猜想。

MSC公司:

35B40码 偏微分方程解的渐近行为
35B30码 PDE解对初始和/或边界数据和/或PDE参数的依赖性
35B35型 PDE环境下的稳定性
35B36型 偏微分方程背景下的模式形成
92D25型 人口动态(一般)
35K59型 拟线性抛物方程
35K15型 二阶抛物方程的初值问题
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参考文献:

[1] L.Ambrosio、N.Gigli和G.Savaré,度量空间和概率测度空间中的梯度流,ETH Zürich数学讲座。Birkhäuser Verlag,巴塞尔,2005年·邮编1090.35002
[2] J.Bedrossian,具有简并扩散的亚临界聚集方程自由能的全局极小值,《应用数学快报》,241927-1932(2011)·Zbl 1236.49090号 ·doi:10.1016/j.aml.2011.05.022
[3] J.Bedrossian,一类L1-临界非局部聚集方程和抛物椭圆Patlak-Keller-Segel模型的大质量整体解,arXiv:1403.4124·Zbl 1350.35189号
[4] F.贝瑟林;D.凯龙;M.Ribot,非线性压力一维趋化模型的真空定态解,Commun。数学。科学。,14, 147-186 (2015) ·Zbl 1343.92071号 ·doi:10.4310/CMS.2016.v14.n1.a6
[5] A.L.贝尔托齐;J.Brandman,聚集方程L无穷弱解的有限时间爆破,Commun。数学。科学。,8, 45-65 (2010) ·Zbl 1197.35061号 ·doi:10.4310/CMS.201.v8.n1.a4文件
[6] A.贝尔托齐;T.Laurent,Rn中聚集方程解的有限时间爆破,Comm.Math。物理。,274, 717-735 (2007) ·Zbl 1132.35392号 ·doi:10.1007/s00220-007-0288-1
[7] A.L.Bertozzi;T.Laurent;J.Rosado,多维聚集方程的Lp理论,Commun。纯应用程序。数学。,64, 45-83 (2011) ·Zbl 1218.35075号 ·doi:10.1002/cpa.20334
[8] A.布兰切特;J.A.Carrillo;P.Laurencot,高维退化扩散Patlak-Keller-Segel模型的临界质量,Cal.Var.偏微分方程,35,133-168(2009)·Zbl 1172.35035号 ·doi:10.1007/s00526-008-0200-7
[9] A.Blanchet,J.Dolbeault和B.Perthame,二维Keller-Segel模型:溶液的最佳临界质量和定性性质,电子。《微分方程》2006(2006),第44期,32页·Zbl 1112.35023号
[10] M.Bodnar;J.Velazquez,作为基于单个细胞的模型的极限而产生的积分微分方程,J.Differ。方程式,222341-380(2006)·Zbl 1089.45002号 ·doi:10.1016/j.jde.2005.07.025
[11] S.Boi;V.卡帕索;D.Morale,polyergus rufescens物种蚂蚁聚集行为建模,非线性分析,现实世界应用。,1, 163-176 (2000) ·Zbl 1011.92053号 ·doi:10.1016/S0362-546X(99)00399-5
[12] M.汉堡;M.Di Francesco,具有非线性扩散的非局部聚集模型的大时间行为,网络和异质介质,3749-785(2008)·Zbl 1171.35328号 ·doi:10.3934/nhm.2008.3.749
[13] M.汉堡;M.Di Francesco;M.Franek,具有长程吸引力的二次扩散方程的定态,Commun。数学。科学。,11, 709-738 (2012) ·Zbl 1282.35203号 ·doi:10.4310/CMS.2013.v11.n3.a3
[14] M.汉堡;R.C.胎儿;黄勇,具有非线性局部排斥的聚集模型的稳态和渐近行为,SIAM J.Appl。动态。系统。,13, 397-424 (2014) ·Zbl 1302.35386号 ·数字对象标识代码:10.1137/130923786
[15] V.Calvez;J.A.Carrillo;F.Hoffmann,公平竞争体制下齐次泛函的均衡,非线性分析TMA,159,85-128(2017)·Zbl 1373.35316号 ·doi:10.1016/j.na.2017.03.008
[16] J.A.Carrillo;D.卡斯托利亚;B.Volzone,具有对数相互作用的扩散主导自由能基态,SIAM J.Math。分析。,47, 1-25 (2015) ·Zbl 1323.35095号 ·数字对象标识代码:10.1137/140951588
[17] J.A.Carrillo;A.切托克;Y.Huang,具有梯度流结构的非线性非局部方程的有限体积法,计算物理中的通信,17,233-258(2015)·Zbl 1388.65077号 ·doi:10.4208/cicp.160214.010814a
[18] J.A.Carrillo;M.Gualdani;G.Toscani,通过质量传输方法在多孔介质中的有限传播速度,Comptes Rendus Mathematique,338815-818(2004)·Zbl 1049.35110号 ·doi:10.1016/j.crma.2004.03.025
[19] J.A.Carrillo;R.J.McCann;C.维拉尼,《颗粒介质的动力学平衡速率和相关方程:熵耗散和质量输运估算》,马特·伊贝罗姆评论。,19, 971-1018 (2003) ·兹比尔1073.35127 ·doi:10.4171/RMI/376
[20] J.A.Carrillo;G.Toscani,Wasserstein度量与非线性扩散方程的大时间渐近性,数学物理新趋势,234-244(2004)·兹比尔1089.76055
[21] R.Choksi;R.C.胎儿;I.Topaloglu,《关于具有竞争吸引势和排斥势的相互作用泛函的极小值化子》,《亨利·庞加莱研究所年鉴(C)非线性分析》,321283-1305(2015)·Zbl 1329.49019号 ·doi:10.1016/j.anihpc.2014.09.004
[22] K.Fellner;G.Raoul,非局部相互作用方程的稳态稳定性,数学和计算机建模,53,1436-1450(2011)·Zbl 1219.35342号 ·doi:10.1016/j.mcm.2010.03.021
[23] L·高斯;G.Toscani,一维过滤方程自相似渐近衰减的识别,SIAM数值分析杂志,43,2590-2606(2006)·Zbl 1145.76048号 ·数字对象标识代码:10.1137/040608672
[24] S.Gottlieb;C.舒;E.Tadmor,强稳定性保持高阶时间离散化方法,SIAM Review,43,89-112(2001)·Zbl 0967.65098号 ·doi:10.1137/S003614450036757X
[25] D.赫尔宾;I.J.Farkas;P.莫尔纳;T.Vicsek,正常和疏散情况下行人人群的模拟,行人和疏散动力学,21,21-58(2002)
[26] W·Jäger;S.Luckhaus,《关于模拟趋化性的偏微分方程组解的爆炸》,Trans。阿默尔。数学。《社会学杂志》,329819-824(1992)·Zbl 0746.35002号 ·doi:10.1090/S0002-9947-1992-1046835-6
[27] R.约旦;D.Kinderlehrer;F.Otto,Fokker-Planck方程的变分公式,SIAM J.Math。分析。,29, 1-17 (1998) ·兹比尔0915.35120 ·doi:10.1137/S0036141096303359
[28] G.Kaib,具有退化扩散和有界吸引势的聚集方程的稳态,SIAM J.Math。分析。,49, 272-296 (2017) ·Zbl 1357.35274号 ·doi:10.1137/16M1072450
[29] I.金;Y.Yao,Patlak-Keller-Segel模型及其变体:通过最大值原理求解的性质,SIAM J.Math。分析。,44, 568-602 (2012) ·Zbl 1261.35080号 ·doi:10.1137/10823584
[30] H.Li;G.Toscani,颗粒流动力学模型的长期渐近性,理性力学和分析档案,172407-428(2004)·Zbl 1116.82025号 ·doi:10.1007/s00205-004-0307-8
[31] E.H.Lieb;邱洪涛,钱德拉塞哈尔恒星坍塌理论作为量子力学的极限,Commun。数学。物理。,112, 147-174 (1987) ·Zbl 0641.35065号 ·doi:10.1007/BF01217684
[32] P.L.狮子,变分法中的集中紧凑原则。局部紧凑案例,第1部分,Ann.Inst.Henri Poincar e,Anal。农林。,1, 109-145 (1984) ·Zbl 0541.49009号 ·doi:10.1016/S0294-1449(16)30428-0
[33] R.McCann,相互作用气体的凸性原理,数学进展,128,153-179(1997)·Zbl 0901.49012号 ·doi:10.1006/aima.1997.1634
[34] A.Mogilner;L.Edelstein-Keshet,群的非局部模型,J.Math。《生物学》,38,534-570(1999)·Zbl 0940.92032号 ·doi:10.1007/s002850050158
[35] D.士气;V.卡帕索;K.Oelschläger,《模拟聚集行为的相互作用粒子系统:从个体到种群》,《数学生物学杂志》,50,49-66(2005)·Zbl 1055.92046号 ·doi:10.1007/s00285-004-0279-1
[36] G.Russo,《粒子的决定论扩散》,《纯粹数学和应用数学通讯》,43,697-733(1990)·Zbl 0713.65089号 ·doi:10.1002/cpa3160430602
[37] 斯卡迪亚乳杆菌;R.Peerlings;M.Geers;M.A.Peletier,位错堆积的力学:标度体系的统一,《固体力学与物理杂志》,70,42-61(2014)·doi:10.1016/j.jmps.2014.04.014
[38] K.Sznajd-Weron;J.Sznajd。封闭社区的意见演变,封闭社区的观点演变,国际期刊。物理。C、 11157-1166(2000)
[39] C.M.黄玉;A.L.Bertozzi;M.A.Lewis,生物聚集的非局部连续模型,《数学生物学公报》,681601-1623(2006)·Zbl 1334.92468号 ·doi:10.1007/s11538-006-9088-6
[40] G.Toscani,近弹性颗粒流的动力学和流体动力学模型,莫纳什。数学。,142, 179-192 (2004) ·Zbl 1136.82366号 ·doi:10.1007/s00605-004-0241-8
[41] J.L.Vazquez,多孔介质方程,牛津数学专著,2007年·Zbl 1107.35003号
[42] C.Villani,《最佳交通主题》,数学研究生课程,58,AMS,普罗维登斯,RI,2003年·兹比尔1106.90001
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