劉艷艷,張臨杰
(中國(guó)海洋大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院,山東 青島266100)
本文考慮具有對(duì)流項(xiàng)的拋物型方程的初邊值問(wèn)題
且滿足積分超定的附加條件
方程(1)表示具有對(duì)流項(xiàng)的線性熱傳導(dǎo)方程,通常用來(lái)描述自然界中擴(kuò)散現(xiàn)象、生物數(shù)學(xué)及生態(tài)現(xiàn)象等[1],其中qux表示對(duì)流項(xiàng)。上述問(wèn)題(1)~(4)中,已知的問(wèn)題稱為此類偏微分方程的反問(wèn)題。通常無(wú)法保證解的適定性是求解偏微分方程反問(wèn)題面臨本質(zhì)性的實(shí)際困難。由于此類反問(wèn)題有著廣泛而重要的應(yīng)用背景和鮮明的新穎性與挑戰(zhàn)性,且對(duì)它的研究具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,因此吸引了國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者從事該領(lǐng)域的研究。
最近,關(guān)于此類偏微分方程反問(wèn)題中適定性問(wèn)題的研究較活躍。當(dāng)方程不帶對(duì)流項(xiàng)且所有的系數(shù)與t無(wú)關(guān)時(shí),文獻(xiàn)[2-4]中作者利用抽象的半群理論得到了反問(wèn)題的適定性結(jié)論,且已推廣到擬線性拋物型問(wèn)題[5]。但是大部分問(wèn)題只涉及到局部解,而關(guān)于整體解的適定性問(wèn)題的結(jié)論甚少。文獻(xiàn)[6-7]中作者利用一些積分和Sobolev不等式證明了全局解的適定性;文獻(xiàn)[8]中作者利用解的位勢(shì)論表示定理,得到了古典的全局解。受上述文獻(xiàn)啟發(fā),本文主要研究帶對(duì)流項(xiàng)的拋物型方程反問(wèn)題中如何確定Holder類意義下的光滑函數(shù)對(duì)(u,p),并將證明(u,p)的確定是適定的。
定理1的證明 令u0=φ(x),函數(shù)對(duì)(um,pm)(其中m=1,2,L)滿足
所以,通過(guò)上面的分析得到的函數(shù)對(duì)(u,p)是原問(wèn)題的局部唯一解。
因?yàn)椋?2)中常數(shù)c和ε的選擇,都與初邊值條件和t無(wú)關(guān),所以如果把u(x,ε)作為初始條件,從t=ε開始重復(fù)上面的分析,可得到時(shí)滿足原問(wèn)題的函數(shù)對(duì)(u,p)。
有限次的重復(fù)上面的過(guò)程,定理1即可得證。定理2的證明 分兩步
本文主要研究帶對(duì)流項(xiàng)的拋物型方程反問(wèn)題中如何確定Holder類意義下的光滑函數(shù)對(duì)(u,p),并且證明了(u,p)的確定是適定的。對(duì)更一般情形的研究,如二維、三維情形,混合初邊值問(wèn)題或非齊次項(xiàng)更加復(fù)雜的情形,由于方程的結(jié)構(gòu)變的更復(fù)雜,因此證明此種方程反問(wèn)題的適定性將更加困難。然而,作者希望此種方法和其它方法相結(jié)合解決前述的更一般情形,并且能夠取得令人滿意的結(jié)果。
[1] Vazquez J L.The porous medium equation:Mathematical theory[M].England:Oxfo Scie,2007.
[2] Prilepko A I,Orlovskii D G.Determination of the evolution parameter of an equation and inverse problems of mathematical physics[J].I Diff Eqs,1985,21:119-129.
[3] Prilepko A I,Orlovskii D G.Determination of a parameter in an evolution equation and inverse problems of mathematical physics[J].II Diff Eqs,1985,21:694-701.
[4] Rundell W.Determination of an unknown nonhomogeneous term in a linear partial differential equation from overspecified boundary data[J].Appl Anal,1980,10:231-242.
[5]Cannon J R,Lin Y.Determination of a parameter p(t)in some quasilinear parabolic differential equations [J].Inverse Problems,1988,4:35-45.
[6] Cannon J R,Lin Y.An inverse problem of finding aparameter in a semilinear heat equation[J].J Math Anal Appl,1990,145(2):470-484.
[7] Lin Y.An inverse problem for a class of quasilinear parabolic equations[J].J Math Anal,1991,22(1):146-156.
[8] Prilepko A I,Solo’ev V V.Solvability of the inverse boundary value problem of finding a coefficient of a lower order term in aparabolic equation[J].J Differ Equations,1987,23(1):136-143.