一个弱耗散修正的二分量Dullin-Gottwald-Holm系统解的行为研究
On the Behavior of the Solution of a Weakly Dissipative Modified Two-Component Dullin-Gottwald-Holm System
收稿日期: 2018-03-5
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Received: 2018-03-5
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作者简介 About authors
田守富,E-mail:
该文研究了弱耗散修正二分量Dullin-Gottwald-Holm(mDGH2)系统的柯西问题.分析了局部的适定性和全局的存在性,证明了在条件
关键词:
In this paper, we consider the Cauchy problem of a weakly dissipative modified two-component Dullin-Gottwald-Holm (mDGH2) system. The local well-posedness and the global existence are analyzed, which is to prove that blow-up phenomena cannot happen under the condition
Keywords:
本文引用格式
田守富.
Tian Shoufu.
1 引言
修正二分量Dullin-Gottwald-Holm (mDGH2)系统为
其中常数
值得注意的是, mDGH2系统(1.1)是以下DGH2系统的修正版本
同样,本文我们考虑以下的弱耗散mDGH2系统
其中
若取
当
在文献[15]中, Novruzov证明了初始数据在有限时间内导致弱耗散DGH方程(1.6)的解爆破的简单条件.
设
其中
本文中,当
论文的结构:第2节介绍了一些预备知识,包括局部的适定性和mDGH2系统(1.3)的精确爆破现象.第3节分析了全局存在性,证明了在条件
2 预备知识
引入
这里的符号‘
利用Kato定理[13],我们得到了具有初始数据
定理2.1 设
而且,该解连续依赖初始数据,即映射
是连续的.
接下来,介绍标准粒子轨迹方法.我们考虑以下两个初值问题
和
其中
引理2.1 设
因此,任何函数
引理2.2 设
此外,如果存在一个
为了得到系统(2.2)解的精确爆破情况,我们给出下面的引理.
引理2.3 设
而且
其中
证 系统(1.3)的第一个方程乘以
同理,系统(1.3)的第二个等式能获得
通过运用(2.10)和(2.11)式,有
即
因为
和
那么,利用(2.13)式我们能得到(2.9)式.证毕.
引理2.4 设
证 通过对系统(2.2)的第二个方程的
下面推导系统(2.2)强解的精确爆破情况.
定理2.2 设
证 将系统(1.3)的第一个方程乘以
同理,由系统(1.3)的第二个方程可知
通过使用(2.18)和(2.19)式,我们得到
假设存在
从(2.20)式和引理2.4可以得到
通过求解不等式(2.22),有
对所有
因此,利用Sobolev的嵌入定理,我们可以证明如果
则解在有限时间内单爆破.证毕.
3 全局存在性
在本节,我们将证明在条件
定理3.1 设
则系统(1.3)的对应解
证 从(2.18)式,我们有
将等式(3.2)乘以
通过回顾函数
和
因此,有
由上式可知
对不等式的
然后,有
基于
可得
根据定理2.2,可以证明系统(1.3)的解在时间上是全局存在的.证毕
4 爆破
接下来,我们为系统(2.2)的强解建立奇异点的形式,并在初始数据上给出几个充分条件,以保证
定理4.1 令
其中
证 通过对系统(2.2)的第一个方程关于
应用
引入
通过将(4.3)式与
我们推导出关于
通过使用柯西-施瓦茨不等式,我们得到了
因此
通过使用(2.14)和(2.15)式,进一步得到
要注意的是
因此有
因此,我们从上面的分析中得出
其中
根据假设,我们有
求解不等式(4.15),有
因为
则存在一个
满足
进一步考虑这一事实
我们可以证明
证毕.
定理4.2 令
则对于
证 通过使用(2.3)式, (4.3)式和下列不等式
可以得到
在接下来的文章中,我们提出了三个论点来证明我们的结论.
论点1 对所有
通过考虑(1.7)式中的第一个方程,并利用粒子轨迹法,我们得到了
由于(2.4)式引入的
其中
接下来,我们表明
根据
然后有
因此,可以获得
这意味着
这就完成了论点1.
论点2 对所有
由于引理2.2,则有
对于所有
对任何固定
循着同样的方法引出
对于
从(4.36)和(4.37)式,可以进一步得到
对任何固定
论点3 在
假设存在这样一个
但是
由
引入
然后
通过分部积分,可以重写(4.46)式的第一项
通过使用论点1,使用下面的等式
我们可以重写(4.46)式的第二项
从以上分析,并根据事实
则在
根据同样的分析,则在
值得注意的是,这个假设确保了
因此,则有
对于
通过考虑初始假设,则有
其次,通过引入
则有
假设相应的解在时间上是全局存在的.由于
然后对
求解不等式(4.59)得到
我们可以证明当
对于
如果
因此,我们有
则时间
证毕.
基于定理4.2的证明,我们给出下面的结论.
定理4.3 设
那么具有初始数据
证 这个证明的前半部分类似于定理4.2.基于(4.59)式,则有
当
从(4.67)式,则有
通过考虑定理的假设,我们可以推导出
这表明
结合(4.68)式,可以发现与定理4.2证明中所提供的假设相矛盾的地方.因此,有初始数据
定理4.4 令
则系统(2.2)的相应解在有限时间内爆破.
证 根据定理4.2,则在
其中
定理4.5 令
那么,初始数据
证 假设
这意味着
根据
通过使用(4.23),其中
如果
对一些
在下面的定理中,我们证明了在周期情况下可能会发生爆破波.我们使用
引理4.1 令
由于
不等式(4.80)产生引理.同样的方法则有
定理4.6 令
其中
则有初始数据
证 基于这个事实
通过运用引理4.1.根据文献[20]的结果,进一步得到了Sobolev不等式
按照与定理4.5相同的方法,可以得到
可以看出不等式(4.88)是一个Riccati类型的方程.根据与定理4.5相同的证明,可以看出这个定理是成立的.证毕.
注4.1 在最后两个定理的证明中,我们对
5 爆破率
在本节,我们介绍了系统(2.2)爆破波解的爆破机制.
引理5.1[3] 假设
函数
定理5.1 假设
证 根据定理2.2,有
根据引理5.1,我们可以证明至少存在一个点
因此对于每一个
通过运用引理2.3,进一步有
对所有
根据(5.6)式,则有
因此
考虑(5.4)式生成
因此我们有
因为
考虑(5.10)和(5.12)式,获得
由于
通过运用不等式(5.15),进一步有
通过使用连续扩展,可以证明不等式(5.12)是新的.结合(5.10)和(5.12)式,则当
通过在
让
这相当于
证毕.
注5.1 由定理4.1–4.6,可以看出,系统(1.3)强解的爆破现象受耗散参数的影响.然而,根据定理5.1,系统(1.3)强解的爆破率不受弱耗散项
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