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        三維Zakharov-Kuznetsov方程解的衰減性

        2021-04-05 13:47:32種鴿子于浩洋王海權付英
        純粹數學與應用數學 2021年1期
        關鍵詞:方程解權函數磁化

        種鴿子,于浩洋,王海權,付英

        (西北大學數學學院,陜西 西安 710127)

        1 引言

        本文考慮三維Zakharov-Kuznetsov(ZK)方程的初值問題:

        三維ZK方程是Korteweg-de Vries(KdV)方程的三維推廣,該方程是由文獻[1]從含有冷離子和熱等溫電子的磁化等離子體中推導出來的.文獻[2]得出,該方程描述的是在磁化等離子體中離子聲波的傳播.

        關于指數衰減解,文獻[8]證明了:對于β>0,若初值

        則對應的KdV方程初值問題的一個全局解u滿足如下估計

        本文的主要目的是研究初值問題(1)解的指數型衰減性,類似于已在文獻[8]中討論的KdV方程解的指數衰減性,現(xiàn)將空間維數升高到三維,即對于三維ZK方程的解是否也有同樣的衰減性呢?

        2 衰減性

        考慮一個一般的三維ZK方程:

        顯然,初值問題(2)滿足如下守恒律

        利用文獻[8]中類似的方法,可得下面結果.

        其中

        同理可得

        將上面所有結果代入(6)式可得

        其中[,]為交換子.在(6)式中,令s=0可得

        其中

        其中a3被定義為

        將上面的估計代入(8)式可得

        因為eb(x+y+z)是無界的權函數,直接證明相當困難,所以首先用有界的權函數來逼近eb(x+y+z).令

        其依賴于參數ε>0.利用輔助函數

        在 (8)式中,令p=q2,利用(14)式及px=py=pz,可得

        由Gronwall不等式可得

        因為K 不依賴于ε,當ε↓0時對上式取極限,由單調收斂原理可得

        |rx|=|ry|=|rz|

        又由(13)式知0

        由(16)式可得

        進而可得

        對上式關于時間t積分可得

        因為K 不依賴于ε,當ε↓0時,對上式取極限,由單調收斂原理可得

        同理可證

        于是,定理2.1得證.

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