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Hamilton-Jacobi方程解的正则性和整体结构。二: 凸形初始数据。 (英语) Zbl 1207.35096号

Hamilton-Jacobi方程的Cauchy问题
\[\开始{对齐}u_t+H(Du)=0\quad&\text{in}\mathbb{R}^n\times(0,\infty),\\u=g\quad&\text{on}\mathbb{R{^n\times\{t=0\},\end{aligned}\tag{1}\]
其中哈密顿量(H)为(C^k)((k\geq2)),其定义域为(Dg(y)\mid-y \in \mathbb{R}^n \}),表示为\(g:\mathbb{R}^n\to\mathbb{R}\)是\(C^k\)\((k\geq2)\)并且满足
\[D^2g(y)>0,\;\对于所有y\in\mathbb{R}^n,\quad\sup_{y\in\fathbb{R}^n}|Dg(y)|=M,\quad Dg(\mathbb{R}^n)\text{是凸},\]
已考虑。众所周知,(1)的解是由霍普夫公式(II)给出的,并且该公式给出了(1)在Crandall和Lions引入的“粘度”意义下的唯一解,在下列假设下(H:mathbb{R}^n to mathbb}R})是连续的,(g:mathbb{R}^n to mathbb{R})一致地是Lipschitz凸的。
通常,由Hopf公式(II)定义的解\(u(x,t)\)不在类\(C^1\)中,并且其梯度可能在某些点处呈现不连续性。许多作者已经建立了广义解(Lipschitz,粘性,弱解)的存在唯一性定理,但很少有人研究解的可微性。
本文考虑具有凸初值的哈密顿-雅可比方程和一般哈密顿量。首先研究了该解的可微性,然后证明了该解在(x_0,t_0)的某个邻域上是(C^k)光滑的当且仅当(G(x_0mt_0,\cdot)存在唯一的非退化最大化点,其中
\[G(x,t,y)=G(y)+(x-y)Dg(y。\]
奇点集的路径连通分量与
\[(Dg(\mathbb{R}),H(Dg,\mathbb{R}^n))\]
已被证明。
对于第一部分,请参阅J.双曲线差。等于。第5期,第3期,663–680页(2008年;Zbl 1172.35012号).

MSC公司:

35层21 哈密尔顿-雅可比方程
35层25 非线性一阶偏微分方程的初值问题
35B65毫米 偏微分方程解的光滑性和正则性
35D40型 PDE粘度溶液
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参考文献:

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