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BY 4.0许可 开放式访问 发布人:德古意特出版社 2021年5月4日

外部区域中具有Hardy势的非齐次波动不等式的临界行为

  • 穆罕默德·杰利利 , 贝西姆·萨梅特 卡罗格罗·维特罗 电子邮件徽标

摘要

我们研究了具有Hardy势的波不等式

t吨t吨u个Δu个+λ|x个|2u个|u个|第页英寸(0,)×Ω,

哪里Ω是ℝ中单位球的外部N个,N个≥2时,第页>1,和λ≥− N个222 ,在非均匀边界条件下

αu个ν(t吨,x个)+βu个(t吨,x个)w个(x个)上的(0,)×Ω,

哪里α,β≥0且(α,β) ≠ (0, 0). 也就是说,我们证明了存在一个临界指数第页c(c)(N个,λ)∈(1,∞),其中,如果1<第页<第页c(c)(N个,λ),上述问题不允许任何全局弱解决方案w个L(左)1(∂ Ω)带П∂Ω w个(x个)>0,如果第页>第页c(c)(N个,λ),这个问题为一些人提供了全球解决方案w个> 0. 据我们所知,在以前的工作中没有考虑在外部域中具有Hardy势的波不等式的临界行为的研究。本文还提到了一些开放性问题。

MSC 2010年:35升05;35B33型;35B44码

1简介

本文主要研究波动不等式整体弱解的存在性和不存在性

u个+λ|x个|2u个|u个|第页英寸(0,)×Ω. (1.1)

这里,□:=tt公司Δ是波算子,Ω= {x个∈ ℝN个: |x个| ≥ 1},N个≥ 2,第页>1,和λ≥ − N个222 。我们将调查(1.1)在非均匀边界条件下

αu个ν(t吨,x个)+βu个(t吨,x个)w个(x个)上的(0,)×Ω, (1.2)

哪里α,β≥ 0, (α,β) ≠ (0, 0),w个L(左)1(⏴Ω),以及ν表示上的外单位法向量∂ Ω相对于Ω。请注意(1.2)包括不同类型的非均匀边界条件。即Dirichlet型边界条件(在这种情况下(α,β) = (0, 1))

u个(t吨,x个)w个(x个)上的(0,)×Ω,

Neumann型边界条件(在这种情况下(α,β) = (1, 0))

u个ν(t吨,x个)w个(x个)上的(0,)×Ω,

和Robin型边界条件(在本例中α=1和β> 0)

u个ν(t吨,x个)+βu个(t吨,x个)w个(x个)上的(0,)×Ω.

让我们考虑半线性波动方程

u个+V(V)(x个)u个=|u个|第页英寸(0,)×N个,(u个(0,x个),t吨u个(0,x个))=(u个0(x个),u个1(x个))英寸N个, (1.3)

哪里V(V)=V(V)(x个)是一种潜力,让第页c(c)(N个)是二次方程的正根

(N个1)第页2(N个+1)第页2=0

在特殊情况下V(V)≡ 0,(1.3)已经有几位作者进行了调查。就是约翰[12]证明了,如果初始值是紧支集且非负的,那么对于N个=3和1<第页<第页c(c)(3) = 1 + 2 ,非平凡解必须在有限时间内爆破,而如果第页>第页c(c)(3) ,存在针对较小初始值的全局解决方案。接下来,Glassey得出了类似的结果[6]在这种情况下N个=2。在[19]Shaffer在案件中证明了N个∈ {2, 3},第页c(c)(N个)属于爆炸案。Georgiev等人[5](另请参见[15,21])证明了,如果第页>第页c(c)(N个)以及N个≥3,则对于较小的初值存在全局解。Sideris显示了放大结果[5](另请参见[15,21])在案例1中<第页<第页c(c)(N个)以及N个≥ 4. 在[23]Yordanov和Zhang证明了这一点N个≥ 4,第页c(c)(N个)属于爆炸案。

在[22],Yordanov和Zhang研究(1.3)什么时候N个≥3且V(V)是满足以下条件的非负电势:

“存在功能ϕC类2(ℝN个),=0,1,这样

Δϕ0V(V)ϕ0=0Δϕ1V(V)ϕ1=ϕ1,

哪里 C类01 ϕ0(x个) ≤C类0和0<ϕ1(x个) ≤ C类1(1+|x个|)(N个1)2e(电子)|x个| 具有正常数C类,= 0, 1”.

结果表明,如果初始值为非负且紧支撑,则当1<第页<第页c(c)(N个).

在[7],Hamidi和Laptev考虑了形式的半线性演化不等式

k个u个t吨k个Δu个+λ|x个|2u个|u个|第页英寸(0,)×N个, (1.4)

哪里k个≥1(整数),N个≥3且λ≥ − N个222 结果表明,当初始值为非负时,如果

λ01<第页1+2+2k个

N个222λ<01<第页1+2+2k个,

哪里*<*是多项式的根

2+(N个2)λ=0,

然后(1.4)不承认任何重要的全局弱解。

许多作者考虑了外区域半线性波动方程的爆破现象研究(参见[8,10,11,13,14,24,25]以及其中的参考文献)。特别是张[24]研究半线性波动方程

u个=|u个|第页英寸(0,)×Ω (1.5)

在非均匀Neumann边界条件下

u个ν(t吨,x个)=w个(x个)上的(0,)×Ω, (1.6)

哪里N个≥ 3,w个L(左)1(∂Ω),w个≥0,并且w个≢ 0. 也就是说,它表明(1.5)(1.6)将实数作为临界指数第页*= 1 + 2N个2 ,即如果1<第页<第页*,然后(1.5)(1.6)不承认全球薄弱解决方案,而如果第页>第页*,对于某些w个> 0. 随后,获得了相同的临界指数(1.5)在非均匀Dirichlet边界条件下[10]

u个(t吨,x个)=w个(x个)上的(0,)×Ω, (1.7)

和罗宾边界条件[8]

u个ν(t吨,x个)+u个=w个(x个)上的(0,)×Ω. (1.8)

为了扩大对本文主题的文献综述,我们回顾了Mohammed等人对解的放大进行的研究[17],对于完全非线性一致椭圆方程。此外,我们还提到了Bahrouni等人最近的工作[1],其中作者处理了一类与跨声速流动研究有关的双相变分泛函,并建立了有用的积分不等式。在一系列令人瞩目的论文中,Crstea和Rdulescu[2,,4]重点研究了一类特殊的半线性椭圆方程(即logistic方程),并将非线性在无穷远处的非正则变化与解的放大率联系起来。他们还建立了相关问题在齐次Dirichlet、Neumann或Robin边界条件下的存在唯一性结果。

据我们所知,在以前的工作中没有考虑在外部区域中具有Hardy势的波不等式的临界行为的研究。在本文中,我们研究了(1.1)在非均匀边界条件下(1.2)也就是说,我们将证明存在一个临界指数第页c(c)(N个,λ)∈(1,∞),其中,当1<第页<第页c(c)(N个,λ)和б∂Ω w个(x个)> 0,(1.1)(1.2)没有全局弱解;什么时候第页>第页c(c)(N个,λ),这个问题为一些人提供了全球解决方案w个> 0.

在展示我们的结果之前,让我们先谈谈解决方案的意义(1.1)(1.2)已考虑。

=(0,)×Ω=(0,)×Ω.

我们引入测试函数空间

Φα,β=φC类c(c)2():φ0,φν|0如果α=0,αφν+βφ|=0,

哪里 C类c(c)2 (𝓞)表示C类2𝓞中紧密支持的函数。请注意Ω关闭,并且𝓞𝓞𝓞。

定义1.1

函数u L(左)o个c(c)第页 (𝓞)是全球薄弱的解决方案 (1.1)(1.2),如果

|u个|第页φd日x个d日t吨+L(左)φ(w个)u个φ+λ|x个|2φd日x个d日t吨, (1.9)

对于所有φΦα,β,哪里

L(左)φ(w个)=1αw个(x个)φd日σd日t吨(f)α>0,1βw个(x个)φνd日σd日t吨(f)α=0

现在,我们准备陈述我们的主要成果。我们分别讨论案例λ= − N个222 λ> − N个222 。对于λ≥ − N个222 ,让

λN个=N个222+λ.

定理1.1

让N≥ 2,α,β≥ 0, (α,β) ≠ (0, 0)和λ= − N个222 .

  1. 如果为N= 2,w个L(左)1(∂ Ω) Ωw个(x个)d日σ>0, 那么对于所有p> 1,(1.1)(1.2) 不承认全球薄弱的解决方案.

  2. 如果为N≥ 3,w个L(左)1(∂ Ω) Ωw个(x个)d日σ>0, 那么就全部

    1<第页<1+4N个2,

    (1.1)(1.2) 不承认全球薄弱的解决方案.

  3. 如果为N≥ 3

    第页>1+4N个2,

    然后 (1.1)(1.2) 允许一些w的全局解(平稳解)> 0.

定理1.2

让N≥ 2,α,β≥0时(α,β) ≠ (0, 0)和λ> − N个222 .

  1. 如果wL(左)1(∂ Ω) Ωw个(x个)d日σ>0, 那么就全部

    1<第页<1+4N个2+2λN个,

    (1.1)(1.2) 不承认全球薄弱的解决方案.

  2. 如果

    第页>1+4N个2+2λN个,

    然后 (1.1)(1.2) 承认某些w的全局解(平稳解)> 0.

备注1.1

第页c(c)(N个,λ)=(f)N个2+2λN个=0,1+4N个2+2λN个(f)N个2+2λN个>0

发件人定理1.11.2有人推断,

  1. 如果1个<第页<第页c(c)(N个,λ) Ωw个(x个)d日σ>0, 然后 (1.1)(1.2) 没有全局弱解决方案;

  2. 如果p>第页c(c)(N个,λ),然后 (1.1)(1.2) 承认某些w的全局解决方案> 0.

上述语句表明指数pc(c)(N个,λ)对于 (1.1)(1.2).

注意,在λ的情况下= 0,一个有

第页c(c)(N个,0)=(f)N个=2,1+2N个2(f)N个,

这与半线性波动方程得到的临界指数相同 (1.5) 在非均匀Neumann边界条件下 (1.6)(请参见[24]),非齐次Dirichlet边界条件 (1.7)(请参见[10]),和非齐次Robin边界条件 (1.8)(请参见[8]).

备注1.2

发件人定理1.11.2,我们推断pc(c)(N个,λ)对于外部问题也至关重要

Δu个+λ|x个|2u个|u个|第页n个Ω,αu个ν+βu个w个o个n个Ω. (1.10)

即,如果1个<第页<第页c(c)(N个,λ) Ωw个(x个)d日σ>0, 然后 (1.10) 不允许弱解,而如果p>第页c(c)(N个,λ),然后 (1.10) 承认某些w的解决方案> 0.

备注1.3

此时,如果N− 2 + 2λN个> 0,我们不知道p=第页c(c)(N个,λ)是否属于不存在的情况。这个问题是公开的.

备注1.4

  1. 本文中,非齐次项w仅依赖于变量空间。研究 (1.1)(1.2) 当w=w个(t吨,x个).

  2. 研究 (1.1)(1.2)什么时候w个≡ 0.

论文的其余部分组织如下。第2节,我们建立了一些引理,并提供了一些估计,这些估计将用于我们主要结果的证明。第3节致力于证明定理1.11.2也就是说,我们首先证明了不存在的结果(第(i)和(ii)部分定理1.1和第(i)部分定理1.2),接下来我们证明了存在性结果(第三部分定理1.1和第(ii)部分定理1.2).

2准备工作

对于λ≥ − N个222 ,让Δλ是微分算子,定义为

Δλ:=Δλ|x个|2.

对于α,β≥0且(α,β)≠(0,0),我们引入函数小时α,β定义于Ω通过

小时α,β(x个)=小时α,β(1)(x个)如果λ=N个222,小时α,β(2)(x个)如果λ>N个222,

哪里

小时α,β(1)(x个)=|x个|2N个2α+β+(N个2)α2自然对数|x个|

小时α,β(2)(x个)=|x个|2N个2+λN个β+N个22+λN个α+2N个2+λN个αβ|x个|2λN个.

人们可以很容易地检查小时α,β是外部问题的非负解

Δλ小时α,β=0英寸Ω,α小时α,βν+β小时α,β=0上的Ω.

我们还需要引入两个截止函数。η,ξC类(ℝ)是这样的

η0,η0,支持(η)(0,1)

0ξ1,ξ()=1如果||1,ξ()=0如果||2

对于0<T型<∞,让

小时T型(x个)=小时α,β(x个)ξ|x个|2T型2θ,x个Ω

ηT型(t吨)=ηt吨T型,t吨>0,

哪里≥2且θ>0是稍后选择的常数。

引理2.1

适用于所有≥2时,θ> 0,和足够大的T,函数

φT型(t吨,x个):=ηT型(t吨)小时T型(x个),(t吨,x个)

属于测试函数空间Φα,β.

证明

很容易看出φT型≥0,且足够大T型,φT型 C类c(c)2 (𝓞)。另一方面,对于1<|x个| < 1 +ϵ(ϵ>0足够小),一个有

小时T型(x个)=ξ|x个|2T型2θ小时α,β(x个)+2T型2θ|x个|小时α,β(x个)ξ|x个|2T型2θ1ξ|x个|2T型2θ.

根据截止函数的定义ξ,自T型应该足够大

小时T型(x个)=小时α,β(x个),1<|x个|<1+ϵ.

类似地,一个人有

小时T型(x个)=小时α,β(x个)ξ|x个|2T型2θ=小时α,β(x个),1<|x个|<1+ϵ.

然后,因为小时α,β满足边界条件

α小时α,βν+β小时α,β=0上的Ω,

有人推断

αφT型ν+βφT型|=η(t吨)α小时α,βν+β小时α,β|Ω=0

接下来,我们采取α= 0. 如果λ= − N个222 ,用于第页= |x个|,一个有

小时T型ν|Ω=小时α,βν|Ω=小时α,β(1)第页|第页=1=β<0 (2.1)

如果λ> − N个222 ,一个有

小时T型ν|Ω=小时α,βν|Ω=小时α,β(2)第页|第页=1=2λN个β<0 (2.2)

因此,如果α=0,在这两种情况下,我们都有

小时T型ν|Ω<0,

其产量(自η≥0)

φT型ν|0,

并证明了引理。

在本文中,C类表示正常数(独立于T型)其值可能会随行变化。

引理2.2

对于所有人0 <T型< ∞和▽≥ 2,我们有

0ηT型(t吨)d日t吨=C类T型.

证明

根据函数的定义ηT型,并使用截止函数的属性η,一个获得

0ηT型(t吨)d日t吨=0ηt吨T型d日t吨=0T型ηt吨T型d日t吨=T型01η()d日,

并证明了引理。

引理2.3

让我来> 1.对于所有人0 <T型< ∞和▽ 21 ,我们有

0ηT型(t吨)11|ηT型(t吨)|1d日t吨C类T型121.

证明

很容易看出

|ηT型(t吨)|C类T型2ηt吨T型2,0<t吨<T型.

因此,我们得到

0ηT型(t吨)11|ηT型(t吨)|1d日t吨=0T型ηT型(t吨)11|ηT型(t吨)|1d日t吨C类T型210T型ηT型(t吨)21d日t吨=C类T型12101η()21d日,

从而得出所需的估计值。

引理2.4

设λ= − N个222 .对于所有θ> 0,≥ 2,和足够大的T,我们有

Ω小时T型(x个)d日x个C类T型θ(N个+2)2自然对数T型.

证明

根据函数的定义小时T型(以及功能小时α,β),以及截止函数的属性ξ,对于足够大的T型,一个有

Ω小时T型(x个)d日x个=Ω小时α,β(1)(x个)ξ|x个|2T型2θd日x个=|x个|>1|x个|2N个2α+β+(N个2)α2自然对数|x个|ξ|x个|2T型2θd日x个T型θ(N个+2)2T型θ<||<2||2N个2α+β+(N个2)α2自然对数T型θ||d日.

请注意

β+(N个2)α2=0β=0N个=2

所以,如果β=0和N个=2,1得

Ω小时T型(x个)d日x个αT型θ(N个+2)2T型θ<||<2||2N个2d日αT型θ(N个+2)20<||<2||2N个2d日C类T型θ(N个+2)2ρ=02ρN个2d日ρ,

也就是说,

Ω小时T型(x个)d日x个C类T型θ(N个+2)2. (2.3)

如果β>0或N个≥3,即可获得β+ (N个2)α2 >0和

Ω小时T型(x个)d日x个C类T型θ(N个+2)2自然对数T型T型θ<||<2||2N个2d日C类T型θ(N个+2)2自然对数T型ρ=02ρN个2d日ρ,

也就是说,

Ω小时T型(x个)d日x个C类T型θ(N个+2)2自然对数T型. (2.4)

因此,(2.3)(2.4)生成所需的估计值。

引理2.5

设λ> − N个222 .对于所有θ> 0,≥ 2,和足够大的T,我们有

Ω小时T型(x个)d日x个C类T型θN个+22+λN个.

证明

在这种情况下

小时α,β(x个)=小时α,β(2)(x个)=|x个|2N个2+λN个,作为|x个|.

因此,对于足够大的T型,我们获得

Ω小时T型(x个)d日x个=|x个|>1小时α,β(2)(x个)ξ|x个|2T型2θd日x个=T型N个θT型θ<||<2小时α,β(2)(T型θ)ξ(||2)d日C类T型θN个+22+λN个0<||<2||2N个2+λN个d日=C类T型θN个+22+λN个ρ=02ρN个2+λN个d日ρ,

从而得出所需的估计值。

引理2.6

设λ= − N个222 和m> 1.对于所有θ> 0, 21 ,和足够大的T,我们有

Ω小时T型(x个)11|Δλ小时T型|1d日x个C类T型θN个+2221自然对数T型.

证明

对于所有人x个Ω,一个有

Δλ小时T型(x个)=Δ+λ|x个|2小时α,β(1)(x个)ξ|x个|2T型2θ=Δ小时α,β(1)ξ|x个|2T型2θ+λ|x个|2小时α,β(1)ξ|x个|2T型2θ=ξ|x个|2T型2θΔ小时α,β(1)(x个)小时α,β(1)Δξ|x个|2T型2θ2小时α,β(1)ξ|x个|2T型2θ+λ|x个|2小时α,β(1)(x个)ξ|x个|2T型2θ=ξ|x个|2T型2θΔλ小时α,β(1)(x个)小时α,β(1)(x个)Δξ|x个|2T型2θ2小时α,β(1)(x个)ξ|x个|2T型2θ,

其中“●”表示ℝ中的内积N个.自 Δλ小时α,β(1)=0, 它认为

Δλ小时T型(x个)=小时α,β(1)(x个)Δξ|x个|2T型2θ2小时α,β(1)(x个)ξ|x个|2T型2θ,

这就产生了

|Δλ小时T型(x个)|1小时α,β(1)(x个)Δξ|x个|2T型2θ+2|小时α,β(1)(x个)|ξ|x个|2T型2θ1C类小时α,β(1)(x个)1Δξ|x个|2T型2θ1+|小时α,β(1)(x个)|1ξ|x个|2T型2θ1

小时T型(x个)11|Δλ小时T型(x个)|1C类小时α,β(1)(x个)ξ|x个|2T型2θ1Δξ|x个|2T型2θ1+C类小时α,β(1)(x个)11|小时α,β(1)(x个)|1ξ|x个|2T型2θ1ξ|x个|2T型2θ1.

因此,它认为

Ω小时T型(x个)11|Δλ小时T型(x个)|1d日x个C类1(T型)+2(T型), (2.5)

哪里

1(T型)=Ω小时α,β(1)(x个)ξ|x个|2T型2θ1Δξ|x个|2T型2θ1d日x个

2(T型)=Ω小时α,β(1)(x个)11|小时α,β(1)(x个)|1ξ|x个|2T型2θ1ξ|x个|2T型2θ1d日x个.

现在,让我们估计一下(T型),= 1, 2. 使用截止函数的特性ξ,对于足够大的T型,一个有

1(T型)=T型θ<|x个|<2T型θ小时α,β(1)(x个)ξ|x个|2T型2θ1Δξ|x个|2T型2θ1d日x个=T型θN个211<||<2小时α,β(1)(T型θ)ξ(||2)1|Δξ(||2)|1d日.

另一方面,很容易看出,对于1<|| < 2 ,一个有

|Δξ(||2)|C类ξ(||2)2.

因此,它认为

1(T型)C类T型θN个211<||<2小时α,β(1)(T型θ)ξ(||2)21d日C类T型θN个211<||<2小时α,β(1)(T型θ)d日. (2.6)

根据函数的定义 小时α,β(1), 一个有

小时α,β(1)(T型θ)=T型θ(2N个)2||2N个2α+β+(N个2)α2自然对数T型θ||,1<||<2.

请注意

β+(N个2)α2=0β=0N个=2

因此,如果β=0和N个=2,1得

1<||<2小时α,β(1)(T型θ)d日=αT型θ(2N个)21<||<2||2N个2d日=C类T型θ(2N个)2.

如果β>0或N个≥3,对于足够大的T型,一个获得

1<||<2小时α,β(1)(T型θ)d日=C类T型θ(2N个)2自然对数T型1<||<2||2N个2d日=C类T型θ(2N个)2自然对数T型.

因此,在这两种情况下(2.6),对于足够大的T型有人推断

1(T型)C类T型θN个+2221自然对数T型. (2.7)

下一个是

2(T型)=T型θ<|x个|<2T型θ小时α,β(1)(x个)11|小时α,β(1)(x个)|1ξ|x个|2T型2θ1ξ|x个|2T型2θ1d日x个=T型θN个11<||<2小时α,β(1)(T型θ)11|小时α,β(1)(T型θ)|1ξ(||2)1|ξ(||2)|1d日.

很容易看出,对于1<|| < 2 ,一个有

|ξ(||2)|C类ξ(||2)1.

因此,它认为

2(T型)C类T型θN个11<||<2小时α,β(1)(T型θ)11|小时α,β(1)(T型θ)|1ξ(||2)1d日C类T型θN个11<||<2小时α,β(1)(T型θ)11|小时α,β(1)(T型θ)|1d日. (2.8)

初步计算表明,对于足够大的T型和1<|| < 2 ,我们得到

小时α,β(1)(T型θ)11|小时α,β(1)(T型θ)|1C类T型θN个2+11如果N个=2β=0

小时α,β(1)(T型θ)11|Ş小时α,β(1)(T型θ)|1C类T型θN个2+11自然对数T型如果N个β>0

因此,在这两种情况下,对于足够大的T型,一个有

小时α,β(1)(T型θ)11|小时α,β(1)(T型θ)|1C类T型θN个2+11自然对数T型,1<||<2.

然后,通过(2.8),一个获得

2(T型)C类T型θN个+2221自然对数T型. (2.9)

最后,(2.5),(2.7)(2.9)生成所需的估计值。

引理2.7

设λ> − N个222 和m> 1.对于所有θ> 0, 21 ,和足够大的T,我们有

Ω小时T型(x个)11|Δλ小时T型|1d日x个C类T型θλN个+N个+2221.

证明

根据以下证明引理2.6,对于足够大的T型,一个有

Ω小时T型(x个)11|Δλ小时T型|1d日x个C类J型1(T型)+J型2(T型), (2.10)

哪里

J型1(T型)C类T型θN个211<||<2小时α,β(2)(T型θ)d日 (2.11)

J型2(T型)C类T型θN个11<||<2小时α,β(2)(T型θ)11|小时α,β(2)(T型θ)|1d日. (2.12)

初步计算表明,对于足够大的T型和1<|| < 2 ,一个有

小时α,β(2)(T型θ)C类T型θ2N个2+λN个 (2.13)

小时α,β(2)(T型θ)11|小时α,β(2)(T型θ)|1C类T型θλN个N个211. (2.14)

因此,(2.10),(2.11),(2.12),(2.13)(2.14)生成所需的估计值。

3主要结果证明

在本节中,我们证明定理1.11.2.我们首先建立不存在结果。

3.1不存在的结果

我们证明以下第(i)和(ii)部分定理1.1,以及第(i)部分定理1.2。该证明基于重新缩放的测试函数参数(请参阅[16]对于这些方法的一般说明)和测试函数的明智选择。

证明

让我们假设一下u个 L(左)o个c(c)第页 (𝓞)是全球弱势解决方案(1.1)(1.2).签署人(1.9),我们获得

|u个|第页φd日x个d日t吨+L(左)φ(w个)|u个||t吨t吨φ|d日x个d日t吨+|u个||Δλφ|d日x个d日t吨, (3.1)

对于每个φΦα,β.使用ε-Young不等式ε= 12 ,我们得到

|u个||t吨t吨φ|d日x个d日t吨12|u个|第页φd日x个d日t吨+C类φ1第页1|t吨t吨φ|第页第页1d日x个d日t吨 (3.2)

|u个||Δλφ|d日x个d日t吨12|u个|第页φd日x个d日t吨+C类φ1第页1|Δλφ|第页第页1d日x个d日t吨. (3.3)

因此,它由(3.1),(3.2)(3.3)那个

L(左)φ(w个)C类φ1第页1|t吨t吨φ|第页第页1d日x个d日t吨+φ1第页1|Δλφ|第页第页1d日x个d日t吨, (3.4)

对于每个φΦα,β.签署人引理2.1(3.4),对于所有人 2第页第页1 ,θ>0,并且足够大T型,一个有

L(左)φT型(w个)C类φT型1第页1|t吨t吨φT型|第页第页1d日x个d日t吨+φT型1第页1|ΔλφT型|第页第页1d日x个d日t吨. (3.5)

现在,我们将从上述不等式的右侧估计这些项。根据函数的定义φT型,一个有

φT型1第页1|t吨t吨φT型|第页第页1d日x个d日t吨=0ηT型(t吨)1第页1|ηT型(t吨)|第页第页1d日t吨Ω小时T型(x个)d日x个. (3.6)

另一方面,使用引理2.3具有=第页,我们获得

0ηT型(t吨)1第页1|ηT型(t吨)|第页第页1d日t吨C类T型12第页第页1. (3.7)

此外,结合引理2.4具有引理2.5我们可以推断出λ≥ − N个222 ,

Ω小时T型(x个)d日x个C类T型θN个+22+λN个自然对数T型. (3.8)

因此,通过(3.6),(3.7)(3.8),它认为

φT型1第页1|t吨t吨φT型|第页第页1d日x个d日t吨C类T型θN个+22+λN个+12第页第页1自然对数T型. (3.9)

同样,根据函数的定义φT型,一个有

φT型1第页1|ΔλφT型|第页第页1d日x个d日t吨=0ηT型(t吨)d日t吨Ω小时T型1第页1|Δλ小时T型|第页第页1d日x个d日t吨. (3.10)

结合引理2.6具有引理2.7,并采取=第页我们可以推断出λ≥ − N个222 ,

Ω小时T型1第页1|Δλ小时T型|第页第页1d日x个d日t吨C类T型θλN个+N个+222第页第页1自然对数T型. (3.11)

因此,通过引理2.2,(3.10)(3.11),我们获得

φT型1第页1|ΔλφT型|第页第页1d日x个d日t吨C类T型θλN个+N个+222第页第页1+1自然对数T型. (3.12)

现在考虑从左边开始的术语(3.5)根据的定义L(左)φT型,如果α>0,一个有

L(左)φT型(w个)=1αw个(x个)φT型(t吨,x个)d日σd日t吨=1α0ηT型(t吨)d日t吨Ωw个(x个)小时T型(x个)d日σ.

根据函数的定义小时T型、和使用引理2.2,它认为

L(左)φT型(w个)=C类T型Ωw个(x个)小时α,β(x个)ξ1T型2θd日σ.

T型根据截止函数的定义,应该足够大ξ,我们得到

L(左)φT型(w个)=C类T型Ωw个(x个)小时α,β(x个)d日σ.

另一方面,根据函数的定义小时α,β,对于所有人x个∂Ω(|x个|=1),一个有

小时α,β(x个)=α>0如果λ=N个222,2λN个α>0如果λ>N个222.

那么,对于所有人来说λ≥ − N个222 ,一个获得

L(左)φT型(w个)=C类T型Ωw个(x个)d日σ,α>0 (3.13)

如果α=0,根据定义L(左)φT型、和使用引理2.2,一个有

L(左)φT型(w个)=1βw个(x个)φνd日σd日t吨=C类T型Ωw个(x个)小时T型νd日σ.

请注意(2.1)(2.2),一个有

小时T型ν|Ω=β<0如果λ=N个222,2λN个β<0如果λ>N个222.

因此,对于所有人来说λ≥− N个222 ,一个获得

L(左)φT型(w个)=C类T型Ωw个(x个)d日σ,α=0 (3.14)

结合(3.13)具有(3.14),一个获得

L(左)φT型(w个)=C类T型Ωw个(x个)d日σ,α,β0,(α,β)(0,0). (3.15)

现在,使用(3.5),(3.9),(3.12)(3.15),我们获得

Ωw个(x个)d日σC类T型θN个+22+λN个2第页第页1+T型θλN个+N个+222第页第页1自然对数T型. (3.16)

请注意θ=1,一个有

θN个+22+λN个2第页第页1=θλN个+N个+222第页第页1=λN个+N个+222第页第页1.

因此,采取θ=1英寸(3.16),我们得到

Ωw个(x个)d日σC类T型λN个+N个+222第页第页1自然对数T型. (3.17)

我们讨论两个案例。

  1. λ= − N个222 .

    在这种情况下λN个= 0. 所以(3.17)减少到

    Ωw个(x个)d日σC类T型N个+222第页第页1自然对数T型. (3.18)

    此外,如果N个= 2,(3.18)减少到

    Ωw个(x个)d日σC类T型21第页第页1自然对数T型. (3.19)

    因此,传递到极限T型→ ∞ 在里面(3.19),人们得到了与假设相矛盾的结果 Ωw个(x个)d日σ>0 这证明了第(i)部分定理1.1.如果N个≥3且

    1<第页<1+4N个2,

    人们可以很容易地检查

    N个+222第页第页1<0

    因此,传递到极限为T型→ ∞ 在里面(3.18),我们得到了一个矛盾。这证明了第(ii)部分定理1.1.

  2. λ> − N个222 .

    在这种情况下λN个> 0. 此外,很容易看出,如果

    1<第页<1+4N个2+2λN个,

    然后

    λN个+N个+222第页第页1<0

    因此,传递到极限T型→ ∞ 在里面(3.17),我们导致了矛盾。这证明了第(i)部分定理1.2. □

3.2存在结果

现在,我们证明了定理1.1和第(ii)部分定理1.2.

第(iii)部分的证明定理1.1

N个≥ 3,α,β≥ 0, (α,β) ≠ (0, 0),λ= − N个222 、和

第页>1+4N个2. (3.20)

对于

0<δ<1,μ=2N个2,τ>e(电子)αδβαμ1,ε>0,

u个(x个)=ε|x个|μ自然对数(τ|x个|)δ,x个Ω. (3.21)

初步计算表明

Δλu个(x个)=ε|x个|μ2自然对数(τ|x个|)δ2μ(N个+μ2)λ自然对数(τ|x个|)2+δ(N个+2μ2)自然对数(τ|x个|)+δ(δ1)=εδ(1δ)|x个|μ2自然对数(τ|x个|)δ2

Δλu个(x个)|u个(x个)|第页=εδ(1δ)|x个|μ2自然对数(τ|x个|)δ2ε第页|x个|μ第页自然对数(τ|x个|)δ第页=ε|x个|μ2自然对数(τ|x个|)δ2δ(1δ)ε第页1|x个|μ第页μ+2自然对数(τ|x个|)δ(第页1)+2. (3.22)

另一方面,通过(3.20),它认为

μ第页μ+2=(2N个)(第页1)2+2<0

因此,存在一个常量A类>0,这样

|x个|μ第页μ+2自然对数(τ|x个|)δ(第页1)+2A类,x个Ω,

其产量(按(3.22))

Δλu个(x个)|u个(x个)|第页ε|x个|μ2自然对数(τ|x个|)δ2δ(1δ)ε第页1A类.

自0起<δ<1,取0<ε< δ(1δ)A类1第页1, 一个人获得

Δλu个(x个)|u个(x个)|第页0,x个Ω.

另一方面,对于第页= |x个|,我们有

αu个ν+βu个|Ω=αu个第页+βu个|第页=1=ε(自然对数τ)δ1(βαμ)自然对数ταδ以下为:=w个. (3.23)

τ>e(电子)αδβαμ, 我们推断w个> 0. 因此,函数u个由定义(3.21)是一种固定的解决方案(1.1)(1.2),其中w个>0由给定(3.23).这证明了第(iii)部分定理1.1. □

第(ii)部分的证明定理1.2

N个≥ 2,α,β≥ 0, (α,β) ≠ (0, 0),λ> − N个222 、和

第页>1+4N个2+2λN个. (3.24)

对于

2N个2λN个<δ<最小值2第页1,2N个2+λN个 (3.25)

0<εδ2+(2N个)δ+λ1第页1, (3.26)

u个(x个)=ε|x个|δ,x个Ω. (3.27)

请注意(3.24),一套δ令人满意的(3.25)非空。此外,通过(3.25),自λ>负极 N个222 ,一个有

δ2+(2N个)δ+λ>0

初步计算表明

Δλu个|u个|第页=ε|x个|δ2δ2+(2N个)δ+λε第页1|x个|δ第页δ+2.

因此,使用(3.25)(3.26),我们获得

Δλu个|u个|第页ε|x个|δ2δ2+(2N个)δ+λε第页10

另一方面,对于第页= |x个|,我们有

αu个ν+βu个|Ω=αu个第页+βu个|第页=1=ε(βαδ)>0

因此,我们推断该函数u个由定义(3.27)是一种固定的解决方案(1.1)(1.2),其中w个ε(β-αδ) > 0. 这证明了第(ii)部分定理1.2. □

致谢

作者对沙特国王大学科学研究院长通过RGP-237号研究小组资助这项工作表示感谢。作者感谢匿名审稿人和编辑的积极评价和建设性意见。

  1. 利益冲突

    利益冲突声明:作者声明没有利益冲突。

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收到:2021-03-02
认可的:2021年1月4日
在线发布:2014年1月5日

©2021 Mohamed Jleli等人,由De Gruyter出版

本作品根据知识共享署名4.0国际许可证授权。

2024年6月19日从下载https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/anona-2020-0181/html
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