Дифференциальные уравнения и Оптимальное управление
Initial boundary value problem with nonlocal boundary condition for a nonlinear parabolic equation with memory
[Начально-краевая задача с нелокальным граничным условием для нелинейного параболического уравнения с памятью]
A. Gladkov Belarusian State University, 4 Niezaliezhnasci Avenue, Minsk 220030, Belarus
Аннотация:
Рассмотрено нелинейное параболическое уравнение с памятью $u_{t}=\Delta u+au^{p}\int\limits_0^t u^{q}(x,\tau)\mathrm{d}\tau-bu^{m}$ для
$(x,t)\in \Omega\times (0,+\infty)$ с нелинейным нелокальным граничным условием $\left.\frac{\partial u(x,t)}{\partial v}\right|_{\partial\Omega\times (0,+\infty)}= \int\limits_\Omega k(x,y,t)u^{l}(y,t)\mathrm{d}y$ и начальными данными
$u(x,0)=u_{0}(x), x\in\Omega$, где
$a,b,q,m,l$ - положительные постоянные;
$p\geq 0$;
$\Omega$ - ограниченная область в пространстве
$\mathbb{R}^{n}$ с гладкой границей
$\partial\Omega$;
$v$ - единичная внешняя нормаль к
$\partial\Omega$. Неотрицательная непрерывная функция
$k(x,y,t)$ определена при
$x\in \partial\Omega, y\in\bar{\Omega}, t\geq 0$, неотрицательная функция
$u_{0}(x)\in C^{1}(\bar\Omega)$, при этом она удовлетворяет условию $\frac{\partial u_{0}(x)}{\partial v}=\int\limits_\Omega k(x,y,0)u_{0}^{l}(y)\mathrm{d} y $ при
$x\in\partial\Omega$. Рассмотрены классические решения. Установлено существование локального максимального решения исходной задачи. Введены понятия верхнего и нижнего решений. Показано, что при выполнении определенных условий верхнее решение не меньше нижнего решения. Найдены условия положительности решений. Как следствие положительности решений и принципа сравнения решений доказана теорема единственности решения.
Ключевые слова:
нелинейное параболическое уравнение; нелокальное граничное условие; существование решения; принцип сравнения.
УДК:
517.95 Поступила в редакцию: 05.05.2023
Исправленный вариант: 01.06.2023
Принята в печать: 02.06.2023
Язык публикации: английский
DOI:
10.33581/2520-6508-2023-2-18-27