一类非线性微分-积分时滞反应扩散系统奇摄动问题的广义解
Generalized Solution to the Singular Perturbation Problem for a Class of Nonlinear Differential-Integral Time Delay Reaction Diffusion System
收稿日期: 2017-10-31
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Received: 2017-10-31
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该文研究了一类非线性微分-积分时滞广义反应扩散系统奇摄动问题.在适当的条件下,利用奇摄动方法构造了初始-边值问题广义解的渐近展开式.建立了广义解的微分不等式理论,并证明了相应解的存在性及其解的渐近展开式的一致有效性.
关键词:
A class of nonlinear differential-integral system for the singular perturbation generalized reaction diffusion equations with time delay is considered. Under suitable conditions, the asymptotic expansions of generalized solution to the initial boundary problem is obtained by using the singular perturbation method. And the theory of differential inequality for generalized solution is constructed. Corresponding existence and the uniformly validity of the asymptotic expansion for the solution are proved.
Keywords:
本文引用格式
韩祥临, 汪维刚, 莫嘉琪.
Han Xianglin, Wang Weigang, Mo Jiaqi.
1 引言
考虑如下一类非线性微分-积分时滞奇摄动广义反应扩散系统初始-边值问题
其中
在Sobolev空间上的函数的有界模为
而
首先假设
(H1)
(H2)
(H3)对于函数
(H4)系数
(H5)存在正常数
(H6)积分方程
存在一组广义解
2 初始-边值问题的广义外部解
非线性微分-积分时滞奇摄动广义反应扩散系统的退化问题为
由假设(H4), Fredholm积分方程(2.1)有一组广义解
再将
并设广义初始-边值问题(1.1)-(1.3)的外部解
将(2.1)和(2.2)式代入系统(1.1),按照
上述和下面带有负下标的项均设为零,其中
逐次已知的函数.由假设, Fredholm积分方程(2.4)可依次得到解
3 初始层校正项
现构造初始层校正项
这里
其中
将(3.1), (3.2)式代入(1.1), (1.3)式,按照
其中
由初值问题(3.3), (3.4)和(3.5), (3.6),可依次得到
其中
4 边界层校正项
在
在
其中
这里
其中
其中
选取
其中
由(4.5), (4.6)式以及(4.7), (4.8)式和假设,可依次得到具有衰减性质的解
这里
再引入一个充分光滑的分割函数
令
5 解的展开式的一致有效性
由上面的讨论,可得非线性微分-积分时滞奇摄动广义反应扩散系统(1.1)-(1.3)的一组广义解
下面来讨论广义解存在性及其渐近展开式(5.1)的一致有效性.
首先建立如下非线性微分-积分时滞奇摄动广义反应扩散系统的微分不等式理论.
定义 设有两组函数
和
则分别称
现有如下定理.
定理1 在假设(H1)-(H5)下,
证 首先按以下关系式构造迭代序列
由(5.2)-(5.4)式,设
设
于是由线性问题的极值原理得到
若
于是由线性问题的极值原理得到
由此我们得到
类似有
同样可得
由上述的结果和Arzela定理,非线性微分-积分时滞奇摄动广义反应扩散系统初始-边值问题(1.1)-(1.3)存在一组广义解
定理2 在假设(H1)-(H6)下,非线性微分-积分时滞奇摄动广义反应扩散系统初始-边值问题(1.1)-(1.3)存在一组广义解
证 构造两组辅助函数
其中
显然,选取足够大的
由假设,存在正常数
选取
同理可得
即成立
下面来证明
由假设和(3.7), (4.9)式,对足够小的
因此选取
综上所证,选择足够大的
再由(5.5), (5.6)式知,对于
即非线性微分-积分时滞奇摄动广义反应扩散系统初始-边值问题(1.1)-(1.3)的解
的分量
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