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退化拋物-雙曲型方程柯西問題的解關(guān)于初值的連續(xù)性*

2015-12-31 09:09郝興文
濰坊學(xué)院學(xué)報(bào) 2015年6期
關(guān)鍵詞:雙曲拋物性質(zhì)

郝興文

(濰坊學(xué)院,山東 濰坊 261061)

1 問題與主要結(jié)果

考慮下列退化拋物-雙曲型方程的柯西問題:

由于這個(gè)方程的應(yīng)用廣泛,大家對(duì)它的研究也由來已久。這個(gè)方程在某些方向上拋物退化,所以他的解顯示出雙曲方程的一些性質(zhì),解會(huì)出現(xiàn)間斷。Volpert-Hugjaev在文獻(xiàn)[8]中最先給出了方程(1)的BV 解的存在性,Chen-Karlsen在文獻(xiàn)[10]證明了解的唯一性。另外,Chen-Perthame在文獻(xiàn)[4]中得到了方程(1)中系數(shù)不顯含x,t形式的齊次方程動(dòng)力學(xué)解的存在唯一性,其它形式的解可以見文獻(xiàn)[5,6,7,9]等。對(duì)于系數(shù)不顯含x,t的方程,它的解在初始時(shí)刻具有連續(xù)性,從而說明初始層不會(huì)出現(xiàn),參見文獻(xiàn)[4],特別是對(duì)于完全退化的情形—雙曲型方程,這個(gè)性質(zhì)在文獻(xiàn)[11]中應(yīng)用雙變量方法給予了證明。對(duì)于一般形式的方程(1),解的這個(gè)性質(zhì)是否成立沒有結(jié)果。本文將主要證明方程(1)-(2)的解具有這個(gè)性質(zhì)。首先引入本文中要用到的一些記號(hào)和方程(1)-(2)的解的定義。記

對(duì)任意的非負(fù)φ∈C(R),令

記R2上的動(dòng)力學(xué)函數(shù)[4]為

問題(1)-(2)的動(dòng)力學(xué)解定義為

定義1 一個(gè)可測(cè)函數(shù)u∈L∞([0,T]),L1(Rn+1))是方程(1)的動(dòng)力學(xué)解,如果u滿足

(ii)對(duì)任意兩個(gè)非負(fù)函數(shù)φ1,φ2∈C(R),下式成立

(iii)對(duì)某個(gè)非負(fù)測(cè)度m,下式在D′([0,T)×Rn)中成立

其中,測(cè)度n由下式給出

本文的主要結(jié)果是

定理1 如果初值u0(x)∈L1(Rn)∩L∞(Rn),u 是(1)—(2)的動(dòng)力學(xué)解,則當(dāng)t→0時(shí),有‖u(·,t)-u0(·)‖L1(Rn)→0。

2 定理的證明

首先引入一個(gè)引理,設(shè)函數(shù)g(ξ)滿足

下列引理成立:

引理1 設(shè)函數(shù)g(ξ)滿足上面的條件,如果存在數(shù)u和非負(fù)可測(cè)函數(shù)~m(ξ)∈C0(R)滿足

該引理的證明可參見文獻(xiàn)[12],細(xì)節(jié)省略。

令Ri→+∞后,利用m 和n 的非負(fù)性,得

所以

首先,對(duì)任意的E∈Rn,且m(E)<+∞,則

所以,0≤sngξ·Χ(ξ,x)≤1,且sngξ·Χ(ξ,x)=|Χ(ξ,x)|。

另一方面,

令τ→0,得到,

特別地,對(duì)任意的τ>0,選取實(shí)驗(yàn)函數(shù)ω(ξ,t,x)=φ(ξ,x)ψ(t),其中,

在分布意義下,

在上面引理的基礎(chǔ)上,給出定理1的證明

由極限的唯一性可知

在(4)中,令τ→0,可得

由σ的凸性及u(t,x)弱收斂到u0(x),表明該收斂是強(qiáng)收斂,從而定理1成立。

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