On critical exponents for weak solutions of the Cauchy problem for a non-linear equation of composite type

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We consider the Cauchy problem for a model partial differential equation of third order with non-linearityof the form $|u|^q$, where $u=u(x,t)$ for $x\in\mathbb{R}^3$ and $t\ge 0$. We construct a fundamental solution for thelinear part of the equation and use it to obtain analogues of Green's third formula for elliptic operators, firstin a bounded domain and then in unbounded domains. We derive an integral equation for classical solutions of theCauchy problem. A separate study of this equation yields that it has a unique inextensible-in-time solutionin weighted spaces of bounded and continuous functions. We prove that every solution of the integral equation is a local-in-time weak solution of the Cauchy problem provided that $q>3$. When $q\in(1,3]$, we use Pokhozhaev'snon-linear capacity method to show that the Cauchy problem has no local-in-time weak solutions for a large class ofinitial functions. When $q\in(3,4]$, this method enables us to prove that the Cauchy problemhas no global-in-time weak solutions for a large class of initial functions.

About the authors

Maxim Olegovich Korpusov

Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University; Peoples' Friendship University of Russia

Email: korpusov@gmail.com
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

Aleksandra Konstantinovna Matveeva

Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University

References

  1. Г. А. Свиридюк, “К общей теории полугрупп операторов”, УМН, 49:4(298) (1994), 47–74
  2. С. А. Загребина, “Начально-конечная задача для уравнений соболевского типа с сильно $(L,p)$-радиальным оператором”, Матем. заметки СВФУ, 19:2 (2012), 39–48
  3. A. A. Zamyshlyaeva, G. A. Sviridyuk, “Nonclassical equations of mathematical physics. Linear Sobolev type equations of higher order”, Вестн. Южно-Ур. ун-та. Сер. Матем. Мех. Физ., 8:4 (2016), 5–16
  4. Б. В. Капитонов, “Теория потенциала для уравнения малых колебаний вращающейся жидкости”, Матем. сб., 109(151):4(8) (1979), 607–628
  5. С. А. Габов, А. Г. Свешников, Линейные задачи теории нестационарных внутренних волн, Наука, М., 1990, 344 с.
  6. С. А. Габов, Новые задачи математической теории волн, Физматлит, М., 1998, 448 с.
  7. Ю. Д. Плетнер, “Фундаментальные решения операторов типа Соболева и некоторые начально-краевые задачи”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 32:12 (1992), 1885–1899
  8. Э. Митидиери, С. И. Похожаев, “Априорные оценки и отсутствие решений нелинейных уравнений и неравенств в частных производных”, Тр. МИАН, 234, Наука, МАИК «Наука/Интерпериодика», М., 2001, 3–383
  9. E. Galakhov, “Some nonexistence results for quasilinear elliptic problems”, J. Math. Anal. Appl., 252:1 (2000), 256–277
  10. Е. И. Галахов, О. А. Салиева, “Об отсутствии неотрицательных монотонных решений для некоторых коэрцитивных неравенств в полупространстве”, Дифференциальные и функционально-дифференциальные уравнения, СМФН, 63, № 4, РУДН, М., 2017, 573–585
  11. М. О. Корпусов, “Критические показатели мгновенного разрушения или локальной разрешимости нелинейных уравнений соболевского типа”, Изв. РАН. Сер. матем., 79:5 (2015), 103–162
  12. М. О. Корпусов, “О разрушении решений нелинейных уравнений типа уравнения Хохлова–Заболотской”, ТМФ, 194:3 (2018), 403–417
  13. M. O. Korpusov, A. V. Ovchinnikov, A. A. Panin, “Instantaneous blow-up versus local solvability of solutions to the Cauchy problem for the equation of a semiconductor in a magnetic field”, Math. Methods Appl. Sci., 41:17 (2018), 8070–8099
  14. А. Г. Багдоев, В. И. Ерофеев, А. В. Шекоян, Линейные и нелинейные волны в диспергирующих сплошных средах, Физматлит, М., 2009, 320 с.
  15. В. С. Владимиров, Уравнения математической физики, 5-е изд., Наука, М., 1988, 512 с.
  16. Д. Гилбарг, Н. Трудингер, Эллиптические дифференциальные уравнения с частными производными второго порядка, Наука, М., 1989, 464 с.
  17. А. Фридман, Уравнения с частными производными параболического типа, Мир, М., 1968, 427 с.
  18. А. А. Панин, “О локальной разрешимости и разрушении решения абстрактного нелинейного интегрального уравнения Вольтерра”, Матем. заметки, 97:6 (2015), 884–903

Copyright (c) 2021 Korpusov M.O., Matveeva A.K.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies