×

具有局部分布阻尼的非均匀介质中强耦合Klein-Gordon系统的渐近稳定性。 (英语) Zbl 1429.35156号

作者研究了以下半线性波动方程组的指数稳定性:\[\开始{个案例}\rho(x)u_{tt}-\operatorname{div}(K(x)\nabla u)+v^2u-\operatorname{div}(a(x)/nabla u_t)=0&~\text{in}~\Omega\times(0,t)\\\rho(x)v_{tt}-\operatorname{div}(K(x)\nabla v)+u^2v-\operator name{div}(b(x)/nabla v_t)=0&~\text{in}~\Omega\times(0,t)\\u=v=0&~\text{on}~\partial\Omega\times(0,T)\\u(x,0)=u_0(x),~u_t(x,O)=u_1(x)&~\text{in}~\Omega\\v(x,0)=v_0(x),~v_t(x,O)=v_1(x)&~\text{in}~\Omega,\tag{1}\结束{cases}\]其中,\(\Omega\subset\mathbb{R}^{d}\),\(d\leqsleat 3\)是边界足够光滑的有界域,\(rho:\Omega \rightarrow\mathbb{右}_+\),\(k_{ij}:\Omega\rightarrow\mathbb{R}\),\(1\leqslate i,j\leqslide d\)是\(C^\infty(\Omega)\)函数,这样\[ \alpha_0\leqsland\rho(x)\leqspland\beta_0,\quad k_{ij}(x)=k_{ji}(x),\quad\alpha|\xi|^2\leqslade\xi^{top}\cdot k(x)\ cdot\xi\leqbland\beta|\xi |^2,\]\(α0),(β0),,(α),(贝塔)是正常数,(K(x)=(K{ij}){i,j}是对称正定矩阵,函数(W^{1,infty}(Omega)中的γ)服从\[0\leqsland\gamma(x)\leqsplane a(x),\qquad 0\leq sland\gamma(x)\leq斜面b(x)\ qquad\text{a.e.in}\\Omega。\]
符号\(\omega \)表示\(\omega \)与\(\mathbb{R}^d \)中的\(\partial\omega\)邻域的交集;边界应该是光滑的。
对所考虑的问题进行了一系列假设:负责局部耗散效应的非负函数(A)和(b)满足以下条件:\[a、 C^0中的~b\(上划线{\Omega})\text{与}a(x)\geqslate a_0>0\text{in}\Omega\subset\Omega \text{and}b(x)\ geqslide b_0>0\text{in}\ Omega\s子集\Omeca。\]
\(ω)几何控制着(ω,即存在(T_0>0),使得公制(G(x))的每一测地线在一个时间内截获(ω。
对于每一个\(T>0),系统的唯一解\(u),\(v\在C(]0,T[;L^2(\Omega))中\[\开始{cases}\rho(x)u_{tt}-\运算符名称{div}(K(x)\nabla u)+V_1(x,t)u=V_3(x、t)V&~\text{in}~\Omega\times(0,t)\\\rho(x)v_{tt}-\operatorname{div}[K(x)\nabla v]+v_2(x,t)v=v_3(x,t)u&~\text{in}~\Omega\times(0,t)\\u=v=0&~\text{on}~\omega,\结束{cases}\]其中,\(V_1(x,t)\)、\(V_2(x,t)\)和\(V_3(x),t))是\(L^infty(]0,t[,L^{frac{d+1}{2}}(\Omega))\)的元素,是平凡的元素\(u=V=0\)。
额外的假设是
(i)
\(对于所有x\在\部分\Omega\中),\(a(x),b(x)>0),
(ii)
对于公制(G=(K/\rho)^{-1})的所有测地线(I\mapsto x(t)in\Omega中的t),带有(I\中的0),存在(t\geq斜面0),使得(a(x(t。

主要结果建立了问题(1)弱解的存在唯一性,此外,这些解以指数形式一致衰减到零。即,假设初始数据满足\[ (u_0,v_0,u1,v_1)\in\mathcal{H}:=H_{0}^{1}(\Omega)\乘以H_{0}^{1}(\Omega)\乘以L^{2}(\Omega)\乘以L^{2}(\Omega)。\]那么所考虑的问题在(C([0,T];mathcal{H})中具有唯一的弱解。如果(u_0,v_0,u_1,v_1)in \big(H^2(\Omega)\cap H_{0}^{1}(\Omega)\big)^2\times\big(H2),这个弱解是正则的。\开始{align*}E_{u,v}(t)=&\frac{1}{2}\int_\Omega\rho(x)|u_t(x,t)|^2+\rho\\&+\压裂{1}{2}\int_{\Omega}\nabla v(x,t)^{\top}\cdot K(x)\cdot\nabla-v(x、t)+(uv)^2(x,t)\,dx。\结束{align*}问题(1)的所有弱解都存在正常数(C\)、(\gamma,\),使得(E_u(t)\leqslide Ce^{-\gamma\,t}E_u(0)\),前提是(E_{u,v}(0)\leq slide R\)。

MSC公司:

35升53 二阶双曲方程组的初边值问题
35B40码 偏微分方程解的渐近行为
93个B07 可观察性
35L71型 二阶半线性双曲方程
35B35型 PDE环境下的稳定性
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Alabau-Boussouira,F.,非线性耗散双曲系统能量衰减率的凸性和加权积分不等式,应用。数学。最佳。,51, 1, 61-105 (2005) ·Zbl 1107.35077号
[2] Alabau-Boussouira,F.,有限维和无限维振动阻尼系统最佳能量衰减率的凸性统一方法及其在半离散振动阻尼系统中的应用,J.Differ。Equ.、。,248, 6, 1473-1517 (2010) ·Zbl 1397.35068号
[3] Alabau-Boussouira,F。;Cannarsa,P。;Guglielmi,R.,带混合边界条件的弱耦合系统的间接镇定,数学。控制关系。Fields,1413-436(2011年)·Zbl 1241.93038号
[4] Alabau,F。;Cannarsa,P。;Komornik,V.,耦合系统的间接内部阻尼,J.Evol。Equ.、。,2, 127-150 (2002) ·Zbl 1011.35018号
[5] Alabau-Boussouira,F。;L’eautaud,M.,局部耦合波型系统的间接稳定,ESAIM Control Optim。计算变量,18548-582(2012)·Zbl 1259.35034号
[6] Alabau-Boussouira,Fatiha;王志强;Yu,Lixin,速度耦合的间接非线性阻尼双曲型系统的一步最优能量衰减公式,ESAIM Control Optim。计算变量,23,2,721-749(2017)·Zbl 1362.35176号
[7] Alabau Boussouira,法蒂哈;Privat,Yannick;Trélat,Emmanuel,非线性阻尼偏微分方程及其一致离散,J.Funct。分析。,273, 1, 352-403 (2017) ·Zbl 1364.37155号
[8] 安德拉德,D。;Mognon,A.,带记忆的Klein-Gordon方程组的整体解,Bol。巴拉那州。材料(3),21,1-2,127-138(2003)·Zbl 1084.35042号
[9] 玛丽亚·阿斯图迪略;卡瓦尔坎蒂,M.M。;Domingos Cavalcanti,V.N。;福冈,R。;Pampu,A.B.,具有局部分布非线性阻尼的非均匀介质中半线性波动方程的均匀衰减率估计,非线性,31,9,4031-4064(2018)·Zbl 1397.35025号
[10] 玛丽亚·阿斯图迪略;卡瓦尔坎蒂,M.M。;福冈,R。;Gonzalez-Martinez,V.H.,具有局部分布Kelvin-Voigt阻尼的非均匀介质中半线性波动方程的局部一致稳定性,数学。纳赫。(2018) ·Zbl 1414.35029号
[11] 巴多斯,C。;勒博,G。;Rauch,J.,Sharp,从边界观察、控制和稳定波浪的充分条件,SIAM J.control Optim。,30, 5, 1024-1065 (1992) ·Zbl 0786.93009号
[12] 贝特卢,S。;格列佛,R。;Littman,W.,《通过曲率流对PDE进行边界控制:从边界观察》。二、 申请。数学。最佳。,46、2-3、167-178(2002),纪念雅克·路易斯狮子的特别发行·兹比尔1076.58019
[13] 布莱尔医学博士。;史密斯·H·F。;Sogge,C.D.,Strichartz关于带边界流形上波动方程的估计,Ann.Inst.H.PoincaréAnal。非莱内尔,2651817-1829(2009)·Zbl 1198.58012号
[14] Bortot,C.A。;卡瓦尔坎蒂,M.M。;科里亚,W.J。;Domingos Cavalcanti,V.N.,具有非线性局部分布阻尼的Schrödinger和板方程的均匀衰减率估计,J.Differ。Equ.、。,254, 7, 3729-3764 (2013) ·Zbl 1310.58026号
[15] Burq,N。;Gérard,P.,Condition nécessaire et sufficient pour la controlélipilite exacte des ondes,C.R.学院。科学。巴黎。我数学。,325749-752(1997),(法语)·Zbl 0906.93008号
[16] Burq,N。;Gérard,P.,《控制最优方程和局部性》(2001)
[17] 卡瓦尔坎蒂,M.M。;Domingos Cavalcanti,V.N。;Lasiecka,I.,非线性边界阻尼-源相互作用波动方程的适定性和最佳衰减率,J.Differ。Equ.、。,236, 407-459 (2007) ·Zbl 1117.35048号
[18] 卡瓦尔坎蒂,M.M。;Domingos Cavalcanti,V.N。;福冈,R。;Soriano,J.A.,紧致表面上波动方程的均匀稳定化和局部分布阻尼,方法应用。分析。,15, 4, 405-425 (2008) ·Zbl 1183.35200号
[19] 卡瓦尔坎蒂,M.M。;Domingos Cavalcanti,V.N。;福冈,R。;Soriano,J.A.,《紧致表面上波动方程的渐近稳定性和局部分布阻尼——一个尖锐的结果》,Trans。美国数学。Soc.,361,9,4561-4580(2009)·Zbl 1179.35052号
[20] 卡瓦尔坎蒂,M.M。;Dias Silva,F.R。;Domingos Cavalcanti,V.N.,有限测度无界域局部分布非线性阻尼波动方程的均匀衰减率,SIAM J.Control Optim。,52, 1, 545-580 (2014) ·Zbl 1295.35080号
[21] 卡瓦尔坎蒂,M.M。;Domingos Cavalcanti,V.N。;福冈,R。;Soriano,J.A.,紧流形上波动方程的渐近稳定性和局部分布阻尼:一个尖锐的结果,Arch。定额。机械。分析。,197, 3, 925-964 (2010) ·兹比尔1232.58019
[22] 卡瓦尔坎蒂,M.M。;Domingos Cavalcanti,V.N。;Lasiecka,I.,具有非线性边界阻尼源相互作用的波动方程的稳健性和最佳衰减率,J.Differ。Equ.、。,236, 407-459 (2007) ·Zbl 1117.35048号
[23] 卡瓦尔坎蒂,M.M。;Domingos Cavalcanti,V.N。;Prates Filho,J.S。;Soriano,J.A.,具有边界阻尼的退化广义Klein-Gordon系统的存在性和一致衰减,Commun。申请。分析。,4, 2, 173-196 (2000) ·邮编1090.35549
[24] 卡瓦尔坎蒂,M.M。;拉西卡,I。;Toundykov,D.,阻尼仅影响静态Wentzell边界子集的波动方程是一致稳定的,Trans。美国数学。Soc.,364,11,5693-5713(2012)·Zbl 1408.35101号
[25] 表弟Alfredo T。;Frota Cícero,L。;Larkin,Nickolai A.,关于带声学边界条件的Klein-Gordon型方程组,J.Math。分析。申请。,293, 1, 293-309 (2004) ·Zbl 1060.35118号
[26] Daoulatli,M。;拉西卡,I。;Toundykov,D.,无增长限制的部分支撑非线性边界耗散波动方程的均匀能量衰减,离散Contin。动态。系统。,序列号。S、 2、1、67-94(2009年)·Zbl 1172.35443号
[27] Dehman,B。;Gérard,P。;Lebeau,G.,紧曲面上非线性薛定谔方程的稳定与控制,数学。Z.,254,4729-749(2006)·兹比尔1127.93015
[28] 德赫曼,B。;勒博,G。;Zuazua,E.,亚临界半线性波动方程的稳定与控制,《科学年鉴》。埃及。标准。上级。,36, 525-551 (2003) ·Zbl 1036.35033号
[29] Dos Santos Ferreira,D.,Sharp(L^p)Carleman估计和唯一延续,(Journées Equations aux Dériveées Partielles(2003)),第六号实验,第12页·兹比尔1060.35030
[30] Ferreira,J.S.,非线性Klein-Gordon方程组解的渐近行为,非线性分析。,13, 9, 1115-1126 (1989) ·Zbl 0703.35150号
[31] Ferreira,J.S.,具有局部分布阻尼的非线性双曲方程组的指数衰减,非线性分析。,18, 11, 1015-1032 (1992) ·Zbl 0780.35060号
[32] Ferreira,J.S.,在有界和无界区域中具有局部阻尼的非线性Klein-Gordon方程组能量的指数衰减,渐近。分析。,8, 1, 73-92 (1994) ·Zbl 0793.35079号
[33] 费雷拉,J。;Menzala,G.P.,非线性Klein-Gordon方程组解的衰减,国际数学杂志。数学。科学。,9, 3, 471-483 (1986) ·Zbl 0617.35073号
[34] Gérard,P.,《微观局部缺陷测量》,Commun。部分差异。Equ.、。,16, 1761-1794 (1991) ·Zbl 0770.35001号
[35] Jost,J.,《黎曼几何与几何分析》(2008),斯普林格出版社·Zbl 1143.53001号
[36] Kapitonov,B.,一类耦合双曲系统的一致镇定和精确可控性,计算。申请。数学。,15, 199-212 (1996) ·Zbl 0870.35064号
[37] 科赫,H。;Tataru,D.,主要是正规伪微分算子的离散估计,Commun。纯应用程序。数学。,58, 2, 217-284 (2005) ·Zbl 1078.35143号
[38] 拉西卡,I。;Tataru,D.,具有非线性边界阻尼的半线性波动方程的一致边界镇定,Differ。积分方程。,6, 507-533 (1993) ·Zbl 0803.35088号
[39] Lebeau,G.,不道德方程,(数学物理中的代数几何方法(1996)),73-109·兹比尔0863.58068
[40] Lions,J.L.,Quelques Méthodes de Résolution des Problèmes Aux Limites Nonéaires(1969),Dunod,Guthier-Villars·Zbl 0189.40603号
[41] Martinez,P.,获得局部阻尼耗散系统衰减率估计的新方法,Rev.Mat.Complut。,12, 1, 251-283 (1999) ·Zbl 0940.35034号
[42] 洛杉矶梅德罗斯。;Menzala,G.P.,关于一类非线性Klein-Gordon方程的混合问题,《数学学报》。挂。,52, 1-2, 61-69 (1988) ·Zbl 0682.35072号
[43] 洛杉矶梅德罗斯。;Miranda,M.M.,非线性Klein-Gordon方程组的弱解,Ann.Mat.Pura Appl。(4), 146, 173-183 (1987) ·Zbl 0633.35053号
[44] 洛杉矶梅德罗斯。;Miranda,M.M.,关于耦合非线性Klein-Gordon方程整体解的存在性,Funkc。Ekvacioj,30,1,147-161(1987)·Zbl 0637.35055号
[45] Pazy,A.,线性算子半群及其在偏微分方程中的应用,应用数学科学,第44卷(1983年),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约·Zbl 0516.47023号
[46] 普奇,P。;Serrin,J.,非自治耗散波系统的渐近稳定性,Commun。纯应用程序。数学。,49, 177-216 (1996) ·Zbl 0865.35089号
[47] 普奇,P。;Serrin,J.,具有正初始能量的抽象演化方程的全局不存在性,J.Differ。Equ.、。,150, 203-214 (1998) ·Zbl 0915.35012号
[48] 劳赫,J。;Taylor,M.,紧流形上非耗散双曲方程组解的衰减,Commun。纯应用程序。数学。,28, 4, 501-523 (1975) ·Zbl 0295.35048号
[49] Ruiz,A.,波动方程加势弱解的唯一延拓,J.Math。Pures应用。,71, 455-467 (1992) ·Zbl 0832.35084号
[50] Segal,I.E.,量子场论中的非线性偏微分方程,Proc。交响乐。申请。数学。,第十七卷,210-226(1965),美国。数学。Soc.:美国。数学。佛罗里达州普罗维登斯Soc.Providence·Zbl 0152.23902号
[51] Simon,J.,空间中的紧致集\(L^p(0,T,B)\),Ann.Mat.Pura Appl。,146, 65-96 (1987) ·Zbl 0629.46031号
[52] Tebou,L.,两个耦合非保守双曲方程组的Sharp可观测性估计,应用。数学。最佳。,66, 2, 175-207 (2012) ·Zbl 1269.93016号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。