×

关于半线性抛物方程初始条件的总体规模优化:双尺度展开和对称性。 (英语) Zbl 1483.35304号

小结:在本文中,我们对以下优化问题的优化问题提出了深入的分析和表征:如何选择初始条件(u_0),以便在半线性方程(u_t-Delta u=f(u))的解的给定时间、在(L^I)和(L^1)下使空间积分最大化对\(u0\)的约束?我们在本文中的贡献是给出了优化者行为的特征{u} _0(0)\)当它不饱和(L^\infty)约束时,这是实现高效数值算法的关键步骤。我们通过证明在这种情况下{u} _0(0)\)只能取\(f\)的“凹区”中的值。这是使用双尺度渐近展开来实现的。然后,我们展示了当(f)是凸的时,著名的等周不等式如何产生最大值的完整特征。最后,我们提供了几个一维和二维的数值模拟,说明并举例说明了这样的特征显著提高了计算时间。我们所有的理论结果都是在一维情况下得出的,我们对其他情况下可能出现的泛化或可能禁止这样做的障碍提出了几点意见。

理学硕士:

第35季度 与控制和优化相关的PDE
35立方厘米 PDE解对初始和/或边界数据和/或PDE参数的依赖性
35B65毫米 偏微分方程解的光滑性和正则性
35K15型 二阶抛物方程的初值问题
35K57型 反应扩散方程
37千克58 无穷维哈密顿和拉格朗日系统的变分原理和方法
2010年第49季度 优化最小曲面以外的形状
49米41 PDE约束优化(数值方面)
65K10码 数值优化与变分技术
90C20个 二次规划
90 C59 数学规划中的近似方法和启发式
92D25型 人口动态(一般)
35C20美元 偏微分方程解的渐近展开
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Allaire,G.,均质化和双尺度收敛,SIAM J.数学。分析。,23, 1482-1518 (1992) ·Zbl 0770.35005号 ·doi:10.1137/0523084
[2] Allaire,G。;Briane,M.,《多尺度收敛和重复同质化》,Proc。R.Soc.爱丁堡A,126,297-342(1996)·Zbl 0866.35017号 ·doi:10.1017/s0308210500022757
[3] 阿尔梅达,L。;Privat,Y。;Strugarek,M。;Vauchelet,N.,《人口替代战略的最佳发布:沃尔巴契亚应用》,SIAM J.Math。分析。,51, 3170-3194 (2019) ·Zbl 1421.92029 ·doi:10.1137/18m1189841
[4] 阿尔维诺,A。;尼奇,C。;Trombetti,C.,具有Robin边界条件的椭圆问题解的talenti比较结果,PDE分析(2019)
[5] 阿尔维诺,A。;Trombetti,G。;Lions,P-L,通过Schwarz对称化对椭圆方程和抛物线方程的比较结果,Ann.Inst.Henri Poincare C,7,37-65(1990)·Zbl 0703.35007号 ·doi:10.1016/s0294-1449(16)30303-1
[6] Bandle,C.,《等周不等式及其应用》(1980),马萨诸塞州波士顿:皮特曼·兹伯利0436.35063
[7] 巴顿,新罕布什尔州。;Turelli,M.,双稳态动力学的空间推进波:等位基因效应的细胞质和遗传类似物,美国国家科学院,178(2011)·doi:10.1086/661246
[8] Berestycki,H。;哈默尔,F。;Roques,L.,《周期碎片环境模型的分析:I.物种持续性》,J.Math。《生物学》,51,75-113(2005)·Zbl 1066.92047号 ·doi:10.1007/s00285-004-0313-3
[9] 宾茨,J。;Lenhart,S.,扩散人口模型的最优资源分配,J.Biol。系统。,28, 945-976 (2020) ·Zbl 1460.92161号 ·doi:10.1142/s0218339020500230
[10] 博伊德,S。;Vandenberghe,L.,凸优化(2004),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1058.90049号
[11] Bramanti,M.,抛物型Neumann问题中的对称化,应用。分析。,40, 21-39 (1991) ·兹伯利0693.35019 ·doi:10.1080/00036819008839990
[12] Caubet,F。;机动,T。;Privat,Y.,《物种偏向运动的最佳资源位置:1D案例》,SIAM J.Appl。数学。,77, 1876-1903 (2017) ·Zbl 1378.49055号 ·doi:10.1137/17m1124255
[13] Evans,J.,《神经轴突方程:iv稳定和不稳定脉冲》,《印第安纳大学数学杂志》,第24期,第1169-1190页(1975年)·Zbl 0317.92006号
[14] 弗隆,V。;Mercaldo,A.,Neumann问题和Steiner对称化,Commun。PDE,第30期,第1537-1553页(2005年)·Zbl 1152.35004号 ·数字对象标识代码:10.1080/03605300500299596
[15] Garnier,J。;罗克斯,L。;Hamel,F.,生物入侵在创始种群空间分布方面的成功率,公牛。数学。《生物学》,74453-473(2012)·Zbl 1238.92046号 ·doi:10.1007/s11538-011-9694-9
[16] 井上,J。;Kuto,K.,关于扩散逻辑方程的物种和资源比率的无界性,离散连续Dyn。系统-序列号。B、 262441(2017)·Zbl 1471.35276号 ·doi:10.3934/dcdsb.2020186
[17] 高,C-Y;Lou,Y。;Yanagida,E.,圆柱域上不定权椭圆问题的主特征值,数学。Biosci公司。工程师,5315-335(2008)·Zbl 1167.35426号 ·doi:10.3934/mbe.2008.5.315
[18] Kovrizhkin,O.,《具有缺项傅里叶变换的函数的测不准原理》,J.Math。分析。申请。,288, 606-633 (2003) ·Zbl 1051.42010年 ·doi:10.1016/j.jmaa.2003.09.015
[19] Lam,K-Y;刘,S。;Lou,Y.,《来自空间生态学的反应扩散平流模型的选定主题》,《数学》。申请。科学。工程师,150-180(2020)·Zbl 1498.92304号 ·数字对象标识代码:10.1109/77.107399
[20] 兰博利,J。;劳伦,A。;纳丁,G。;Privat,Y.,具有不定权重和Robin条件的主特征值优化器的特性,计算变量部分差异。Equ.、。,55, 144 (2016) ·Zbl 1366.49004号 ·doi:10.1007/s00526-016-1084-6
[21] Locatelli,M.,《连续全局优化的模拟退火算法:收敛条件》,J.Optim。理论应用。,104, 121-133 (2000) ·Zbl 0970.90102号 ·doi:10.1023/a:1004680806815
[22] Lou,Y.,《扩散和人口动力学演化中的一些挑战性数学问题》,171-205(2008),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1300.92083号
[23] Lou,Y。;Nagahara,K。;Yanagida,E.,在零散环境中通过逻辑增长最大化总人口,J.Math。生物学,82,2(2021)·Zbl 1456.49041号 ·doi:10.1007/s00285-021-01565-7
[24] Duprez,Y.P.M。;赫利,R。;Vauchelet,N.,人口置换的空间控制策略优化,沃尔巴希亚应用(2021年)·Zbl 1471.92250号
[25] Maderna,C。;萨尔萨,S。;Pucci,C.,Neumann问题中的对称化,应用。分析。,9, 247-256 (1979) ·Zbl 0422.35027号 ·doi:10.1080/00036817908839273
[26] Marrero,J.I T.,反应扩散方程及其在登革热和炎症生物控制中的应用(2021年)
[27] 马西,A.D。;宾夕法尼亚州法拉利。;Lebowitz,J.L.,《相互作用粒子系统的反应扩散方程》,J.Stat.Phys。,44, 589-644 (1986) ·Zbl 0629.60107号 ·doi:10.1007/bf01011311
[28] Mazari,I.,球中l^∞和l^1约束下抛物型最优控制问题的定量估计(2021)
[29] 马扎里一世。;纳丁,G。;Privat,Y.(2021年)
[30] 马扎里一世。;纳丁,G。;Privat,Y.,《物流模型中资源的最佳位置最大化总人口规模》,《数学与应用杂志》,134,1-35(2020)·Zbl 1433.92038号 ·doi:10.1016/j.matpur.2019.10.008
[31] 马扎里一世。;纳丁,G。;Privat,Y.,加权两相Dirichlet特征值的形状优化(2020)
[32] 马扎里一世。;纳丁,G。;Privat,Y.,《逻辑扩散方程和数值问题的一些具有挑战性的优化问题》,《数值分析手册》(2020年)
[33] 马扎里一世。;Ruiz-Balet,D.,非能量最优控制问题的碎片现象:logistic扩散模型中总人口规模的优化,SIAM应用数学杂志,81,153-172(2021)·Zbl 1458.35425号 ·数字对象标识码:10.1137/20M132818X
[34] 莫西诺,J。;Rakotoson,J.M.,抛物方程中的等周不等式,Ann.della Scuola Norm。超级的。比萨-科学院。,4, 1351-1373 (1986) ·兹伯利0652.35053
[35] Murray,J.D.,《数学生物学》(1993),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 0779.92001
[36] 纳丁,G。;Toledo Marrero,A.I.,《关于反应扩散方程解相对于其初始数据的最大化问题》,《自然现象数学建模杂志》,15,71(2020)·Zbl 1469.35025号 ·doi:10.1051/mmnp/202030
[37] Nagahara,K。;Yanagida,E.,具有逻辑增长的反应扩散模型中总人口的最大化,计算变量,57,80(2018)·Zbl 1398.35091号 ·doi:10.1007/s00526-018-1353-7
[38] Nocedal,J。;Wright,S.J.,《数值优化》(2006),纽约:Springer,纽约·Zbl 1104.65059号
[39] 珀沙姆,B.,《生物学中的抛物线方程》(2015),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1333.35001号
[40] 普罗查斯卡,K。;Vogl,G.,《量化双语地区语言转变的驱动因素》,Proc。美国国家科学院。科学。美国,1144365-4369(2017)·doi:10.1073/pnas.1617252114
[41] Rakotoson,J-M,Réarrangement Relatif(2008),柏林:施普林格,柏林·Zbl 1170.35036号
[42] Talenti,G.,《椭圆方程和重排》,Ann.della Scuola Norm。超级的。比萨-Cl.Sci。,4, 697-718 (1976) ·Zbl 0341.35031号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且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,而不声称其完整性或完全匹配。