О начально-краевой задаче для нелокального параболического уравнения с нелокальным граничным условием

  • Александр Львович Гладков Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Татьяна Валерьевна Кавитова Витебский государственный университет им. П. М. Машерова, Московский пр., 33, 210038, г. Витебск, Беларусь

Аннотация

Рассмотрено нелинейное нелокальное параболическое уравнение ut = Δu + a(x,t)urΩup(y,t)dy - b(x,t)uq для (x,t) ∈ Ω × (0,+∞) с нелинейным нелокальным граничным условием u(x,t)|∂Ω × (0,+∞) = ∫Ωk(x,y,t)ul(y,t)dy и начальными данными u(x,0) = u0(x), x ∈ Ω, где r, p, q, l - положительные постоянные; Ω - ограниченная область в пространстве Rn с гладкой границей ∂Ω. Неотрицательные функции a(x,t) и b(x,t) определены при x ∈ Ω, t ≥ 0 и локально непрерывны по Гёльдеру, неотрицательная непрерывная функция k(x,y,t) определена при x ∈ ∂Ω, y ∈ Ω, t ≥ 0, неотрицательная непрерывная функция u0(x) - при x ∈ Ω и удовлетворяет условию u0(x) = ∫Ωk(x,y,0)u0t(y)dy при x ∈ ∂Ω. Изучены классические решения. Для доказательства существования локального максимального решения рассмотрена регуляризация исходной задачи. Установлены существование локально го решения регуляризованной задачи и сходимость ее решений к локальному максимальному решению исходной задачи. Введены понятия верхнего и нижнего решений. Показано, что верхнее решение не меньше нижнего. Для нетривиальных начальных функций при выполнении определенных условий на данные задачи установлена положительность решений. Как следствие положительности решений и принципа сравнения решений доказана теорема единственности решения.

Биографии авторов

Александр Львович Гладков, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; заведующий кафедрой математической кибернетики механико-математического факультета

Татьяна Валерьевна Кавитова, Витебский государственный университет им. П. М. Машерова, Московский пр., 33, 210038, г. Витебск, Беларусь

старший преподаватель кафедры геометрии и математического анализа факультета математики и информационных технологий

Литература

  1. Deng K. Comparison principle for some nonlocal problems. Quart. Appl. Math. 1992. Vol. 50, issue 3. P. 517–522. DOI: 10.1090/qam/1178431.
  2. Lin Z., Liu Y. Uniform blowup profiles for diffusion equations with nonlocal source and nonlocal boundary. Acta Math. Sci. 2004. Vol. 24, issue 3. P. 443– 450. DOI: 10.1016/S0252-9602(17)30168-6.
  3. Wang Y., Mu C., Xiang Z. Properties of positive solution for nonlocal reaction-diffusion equation with nonlocal boundary. Bound. Value Probl. 2007. Vol. 2007. P. 1–12. Article ID: 064579. DOI: 10.1155/2007/64579.
  4. Cui Z., Yang Z. Roles of weight functions to a nonlinear porous medium equation with nonlocal source and nonlocal boundary condition. J. Math. Anal. Appl. 2008. Vol. 342, issue 1. P. 559–570. DOI: 10.1016/j.jmaa.2007.11.055.
  5. Mu C., Liu D., Zhou S. Properties of positive solutions for a nonlocal reaction-diffusion equation with nonlocal nonlinear boundary condition. J. Korean Math. Soc. 2010. Vol. 47, No. 6. P. 1317–1328. DOI: 10.4134/JKMS.2010.47.6.1317.
  6. Gladkov A., Guedda M. Blow-up problem for semilinear heat equation with absorption and a nonlocal boundary condition. Nonlinear Anal. 2011. Vol. 74, No. 13. P. 4573– 4580. DOI: 10.1016/j.na.2011.04.027.
  7. Zhong G., Tian L. Blow up problems for a degenerate parabolic equation with nonlocal source and nonlocal nonlinear boundary condition. Bound. Value Probl. 2012. Vol. 2012. P. 1–14. DOI: 10.1186/1687-2770-2012-45.
  8. Gladkov A., Guedda M. Semilinear heat equation with absorption and a nonlocal boundary condition. Appl. Anal. 2012. Vol. 91, issue 12. P. 2267–2276. DOI: 10.1080/00036811.2011.601297.
  9. Fang Z. B., Zhang J., Yi S.-C. Roles of weight functions to a nonlocal porous medium equation with inner absorption and nonlocal boundary condition. Abstr. Appl. Anal. 2012. Vol. 2012. P. 1–16. DOI: 10.1155/2012/326527.
  10. Fang Z. B., Zhang J. Influence of weight functions to a nonlocal p-Laplacian evolution equation with inner absorption and nonlocal boundary condition. J. Inequal. Appl. 2013. Vol. 2013. P. 1–10.
  11. Fang Z. B., Zhang J. Global and blow-up solutions for the nonlocal p-Laplacian evolution equation with weighted nonlinear nonlocal boundary condition. J. Integral Equ. Appl. 2014. Vol. 26, No. 2. P. 171–196. DOI: 10.1216/JIE-2014-26-2-171.
  12. Pao C. V. Nonlinear Parabolic and Elliptic Equations. New York : Plenum Press, 1992.
  13. Kahane C. S. On the asymptotic behavior of solutions of parabolic equations. Czechoslovak Math. J. 1983. Vol. 33, issue 2, No. 108. P. 262–285.
  14. Ladyzhenskaja О. А., Solonnikov V. A., Ural’ceva N. N. Lineinye i kvazilineinye uravneniya parabolicheskogo tipa [Linear and quasilinear equations of parabolic type]. Mosсow : Nauka, 1967 (in Russ.).
Опубликован
2018-05-05
Ключевые слова: нелинейное параболическое уравнение, нелокальное граничное условие, существование решения, принцип сравнения
Как цитировать
Гладков, А. Л., & Кавитова, Т. В. (2018). О начально-краевой задаче для нелокального параболического уравнения с нелокальным граничным условием. Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика, 1, 29-38. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/mathematics/article/view/883
Раздел
Дифференциальные уравнения и оптимальное управление