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反应快,扩散慢,曲线缩短。 (英语) Zbl 0701.35012号

本文考虑域(Omega\subset{mathbb{R}}^n:)中一个含有小参数(epsilon)的反应扩散方程\[u_t=\epsilon\增量u-\epsilen^{-1}伏_u(u),\quad u(x,0,\epsilon)=g(x),\quid\partial_ nu=0\text{on}\partial\Omega。\]从不同的角度研究了u as(epsilon到0)的渐近行为。通过引入一个快速时间变量(τ=t/ε),u被展开为幂级数(ε^2)。导出的是最低项(v_0(x,τ))的o.d.方程。域\(\Omega \)根据与\(u_1,…,u_K \)相关的吸引域划分为子域,在每个子域中V(u)都达到局部最小值。因此,(v_0)将分段常量函数逼近为(tau to infty)。由于第二低项(v_1)的类似o.d.方程不能正确描述边界附近(v_1\)的行为,因此引入了边界层扩展。上述扩展在生成的子域的公共边界(前面)上不再有效。因此,假设锋面也移动,提出了锋面周围边界层的另一种扩展。通过假设最低项接近一个大的行波,确定了锋面的运动:水平集以由([V]=V(u_i)-V(u_j)决定的恒定速度沿其法线移动。当([V]=0)时,慢时间尺度上的锋面运动(eta=epsilon t)是根据描述流的水平集曲率方程确定的。最后,研究了平面域(Omega\subset{mathbb{R}}^2)中锋面的运动。前面通常与\(\partial\Omega\)相交,或者是\(\Omega \)中的闭合曲线。结果表明,锋面接近于局部最短直径\(\Omega \),端点位于\(\partial\Omega\),或在有限时间内收缩到一点。
审核人:T.南部

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35B25型 偏微分方程背景下的奇异摄动
35K57型 反应扩散方程
53A10号 微分几何中的极小曲面,具有规定平均曲率的曲面
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