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具有平流和自由边界的Fisher-KPP方程解的长时间行为。 (英语) Zbl 1335.35102号

作者摘要:我们考虑了具有平流的Fisher-KPP方程:\(u_t=u_{xx}-\βux+f(u)是满足Stefan条件的两个自由边界。该方程用于描述平流环境中的种群动态。我们研究了平流系数(-\β)对解的长时间行为的影响。我们发现两个在动力学中起关键作用的参数(c0)和(beta^ast),其中(beta|ast>c0>0)是Fisher-KPP方程行波的最小速度。更准确地说,通过研究一系列初始数据({\sigma\phi}{\simma>0})(其中,(\phi)是一些紧支撑的正函数),我们证明:(1)在情况(beta\in(0,c0)中,存在(\sigma \ast\geqsleat 0),使得扩展发生在(\simma>\sigma-ast)(即,(u(t,\cdot;\sigma/phi)\在(mathbb R)中局部一致地为1),并且当(σ在(0,σ^ ast]\)(即,([g(t),h(t)]\)保持有界并且(u(t,cdot;σ\phi)一致地为0)时消失;(2) 在情况\(beta\ in(c0,beta^\ast)\)中,存在\(sigma^\ast>0),使得当\(sigrama>\sigma^\ast\)(即,\(u(t,cdot;\sigma\phi)\ to 0)局部一致于\([g(t),infty)\)和\(u),当\(σ\ in(0,σ^\ast)\),以及在转换情况\(∑=σ^\ ast),\(u(t,\cdot+o(t);\σ\phi)\ to V^\ast(\cdot-(\beta-c_0)t)\一致地,后者是一个在自由边界附近具有“大头”的行波(x=(\beta-c_0;(3) 在情况\(beta=c0\)中,存在\(sigma^\ast>0\),使得当\(simma>\sigma^\ast\)和\(u(t,\cdot;\sigma\phi)\ to 0\)在\([g(t),h(t)]\)中一致时发生虚拟扩散;(4) 在案例\(\beta\geqsland\beta^\ast\)中,任何解都会消失。

MSC公司:

35K55型 非线性抛物方程
35K20码 二阶抛物型方程的初边值问题
35兰特 偏微分方程的自由边界问题
35B40码 偏微分方程解的渐近性态
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