带有时滞项的超三次弱阻尼波方程一致吸引子的存在性
Uniform Attractors for the Sup-Cubic Weakly Damped Wave Equations with Delays
通讯作者:
收稿日期: 2020-07-27
基金资助: |
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Received: 2020-07-27
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作者简介 About authors
谢永钦,E-mail:
梅鑫钰,E-mail:
邓习军,E-mail:
In this paper, we consider the weakly damped wave equations with delays and sup-cubic nonlinearity. We prove the existence of the uniform attractors in
Keywords:
本文引用格式
朱凯旋, 谢永钦, 梅鑫钰, 邓习军.
Zhu Kaixuan, Xie Yongqin, Mei Xinyu, Deng Xijun.
1 引言
基于上述情况, 本文研究下述带有时滞项的弱阻尼波方程解的长时间行为
其中
对于非线性项
记
则由条件(1.2)可知, 存在常数
类似于文献[27], 我们对
其中常数
设
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
对于不含时滞项的弱阻尼波方程, 其解的长时间行为已被许多学者进行研究, 参见文献[29-32]. 当非线性项
对于带有时滞项的弱阻尼波方程, 其解的长时间行为也被一些学者进行研究, 参见文献[3, 18, 21, 26]. Caraballo等[3]和Wang[18]主要研究线性情形并分别证明了
本文考虑带有时滞项的弱阻尼波方程在
2 预备知识
给定
定义2.1 设
其中轨道
考虑自反Banach空间
其中
为了研究一致吸引子的存在性及其结构, Chepyzhov等[43]构造出扩展相空间
从而
定义2.2 如果一个集合
则称
定义2.3 如果对任意给定的
定理2.1 设过程族
其中
若过程族
定义2.4 设
为了方便起见, 记
定义2.5 若
其中初值
则称函数
定义2.6 若方程(1.1)的弱解
则
其中
引理2.1 设
其中的正常数
注2.1 根据能量估计(2.4)和插值不等式
可得到解
定义2.7 设
则称
引理2.2 设
则
3 一致吸引子的存在性
本节我们将证明方程(1.1)在
3.1 解的存在性和唯一性
引理3.1 设
其中
引理3.2 设
其中
下述定理给出方程(1.1) Shatah-Struwe解
引理3.3 设
其中
因而, 我们定义
而且
接下来, 用
3.2 弱一致吸引子的存在性
本节我们将证明方程(1.1)在
引理3.4 设
其中
证 让方程(1.1)与
利用Hölder不等式和Young不等式可得
这里的常数
再在(3.3)式两边同乘以2
另一方面, 让方程(1.1)与
从而
结合(3.4)和(3.5)式, 可得
由(1.5)式可知存在
再结合(3.6)式和(3.7)式, 可得
记
由(1.4)式可知存在
从而存在常数
以及
由(3.8)式得
让
在(3.12)式两边乘以
对(3.13)式关于时间
由假设(Ⅲ)可得
再由Poincaré不等式和(3.9)式可得
为了简单起见, 记
从而
再由(3.9)式并设
其中
而且
结合(3.15)式和(3.16)式, 可得
其中
作为引理3.4的一个直接结果, 下述的推论表明过程族
推论3.1 设
其中
下述定理表面过程族
定理3.1 设
证 对任给的
再由
由Aubin-Lions引理, 通过对
进一步, 对任给的
由引理3.2和引理3.4可知序列
结合考虑方程(1.1)和
结合过程族
定理3.2 设
3.3 强一致吸引子的存在性
本节我们将证明方程(1.1)在
下述定理表明过程族
定理3.3 设
证 设
其中
定义能量泛函
在(3.19)式两边同乘以
对(3.20)式关于
另一方面, 在(3.19)式两边同乘以
进一步, 在(3.22)式中让
在(3.20)式两边同乘以
将(3.24)式代入(3.23)式, 可得
再将(3.25)式代入(3.21)式, 可得
再由假设(Ⅲ), 可得
下面我们将处理(3.26)式右边的每一项.
首先, 由(1.2)式, Hölder不等式和Sobolev嵌入
再由引理3.1和(2.5)式, 可得
其中
另外, 由Hölder不等式和推论3.1中的(3.17)式, 可得
以及
最后
综合(3.26)–(3.31)式, 设
因而
选取足够大的
从而有
其中
下面我们只需验证由(3.32)式所定义的函数
设
其中
对任意的
这里我们用到Sobolev紧嵌入
下面我们逐项处理(3.32)式中的每一项.
首先, 由(3.36)式可得
然后
由(1.2)式, Shatah-Struwe解的定义以及(2.5)式, 可得
类似地, 对任给的
再类似于文献[46]中的命题4.1和定理4.3, 可得
综合(3.39)–(3.45)式, 可知由(3.32)式所定义的函数
综合定理3.2和定理3.3, 可得下述结果:
定理3.4 设
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