1. 引言
本文主要研究了如下非局部抛物方程:
(1.1)
其中,我们对初值作如下假设:
(1.2)
Kawarada [1] 于1975年首次提出熄灭(quenching)问题,并对如下非线性热方程进行了研究:
他指出若,使得则称在有限时刻熄灭,即称作古典解的最大存在时间。之后许多学者大力研究熄灭的性质,得到了很多模型的解熄灭的条件及解在熄灭时刻的渐近性质 [2] - [5] 。
Pablo,Quiros和Rossi [4] 研究了带有Neumann边界条件的抛物系统:
其中常数。在这里,熄灭定义为:对于所有,正的古典解满足
另外,熄灭也可以被定义为解在有限时刻发生某种导数的爆破。不同时熄灭现象是指解的一个分量在有限时刻熄灭,而另一个分量在该时刻之前保持恒正。
在假定初值的条件下,他们得到了非常完美的结果:若,则解总是发生同时熄灭的;若或,则存在初值,使得不同时熄灭现象发生;若或,则解总是不同时熄灭。
Ferreira,Pablo,Quiros [2] 等人研究了边界流耦合的热方程组的不同时熄灭现象:
他们得到了:
1) 若不发生熄灭,则;反之,若,则对于任意初值都存在初值使得只有分量发生熄灭,而不发生熄灭。
2) 若,则存在初值,使得同时熄灭发生。
3) 若且,则解总是发生不同时熄灭的。
他们还得到了熄灭速率和熄灭集等结果。
众所周知,系统(1.1)是一类非常重要的问题,局部存在性和比较原理非常容易证明,本文主要研究的是非线性抛物方程解的熄灭情况,这些是值得广泛关注的问题。
2. 主要结果
引理1。由系统(1.1)和初值的假设可知:,。
证明:这里引入比较原理 [6] :
设在有界,,且当时。如果满足
则,。其中,。
将(1.1)对求导并由初值的假设可得
令可得
(1.3)
其中(1.3)最后一项利用了。
在比较原理中,令,由(1.3)运用比较原理可得,即
, 因为 (1.4)
将(1.1)对求导可得
其中最后一个不等式利用了对初值的假设和。
(1.5)
在比较原理中,令,由(1.5)运用比较原理可得,即
,因为 (1.6)
定理1。当时,熄灭。
证明:,能得到。对方程积分可得:
(1.7)
上式利用了。
利用(1.7)的结论有
即
(1.8)
由(1.8)可知,若不等式左端是有界的,而右端随着的增加将趋于,这显然是矛盾的,原因在于(1.7)左端积分中的在某处是趋于的,所以当时,肯定熄灭。
定理2。仅在点熄灭。
证明:令为熄灭解,由热方程的无限传播性,可知,时,。
对于,由连续性可知,存在常数使得,时,。对,不妨设,由
可知不可能在处趋于0,即不可能在处熄灭。由的任意性可知在或在处熄灭,但由所以仅在处熄灭。
定理3。的上界估计为:
证明:由(1.6)可知,由和(1.6)的结论可得,故
由进一步可以得到
对上式积分得
(1.9)
其中利用了的熄灭性质。整理(1.9)右端的不等式可得
我们得到了的上界估计。
致谢
衷心感谢审稿人和编辑老师的指导和帮助,同时感谢指导老师刘丙辰的帮助。
基金项目
大学生创新创业训练计划项目(No. 20141283)。
参考文献