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随机p-Laplace方程的Wong-Zakai逼近

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徐冬梅, 佘连兵, 李嘉. 随机p-Laplace方程的Wong-Zakai逼近[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2020, 45(11): 27-31. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.11.004
引用本文: 徐冬梅, 佘连兵, 李嘉. 随机p-Laplace方程的Wong-Zakai逼近[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2020, 45(11): 27-31. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.11.004
XU Dong-mei, SHE Lian-bing, LI Jia. Wong-Zakai Approximations of Stochastic p-Laplace Equation[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2020, 45(11): 27-31. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.11.004
Citation: XU Dong-mei, SHE Lian-bing, LI Jia. Wong-Zakai Approximations of Stochastic p-Laplace Equation[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2020, 45(11): 27-31. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.11.004

随机p-Laplace方程的Wong-Zakai逼近

  • 基金项目: 江西省自然科学基金项目(20202BABL211006);贵州省教育厅自然基金项目(KY[2016]103);上饶师范学院校级课题(201905)
详细信息
    作者简介:

    徐冬梅(1989-),女,硕士研究生,主要从事无穷维随机动力系统与随机分析的研究 .

    通讯作者: 李嘉,博士,副教授
  • 中图分类号: O175

Wong-Zakai Approximations of Stochastic p-Laplace Equation

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-05
  • 刊出日期:  2020-11-20

随机p-Laplace方程的Wong-Zakai逼近

    通讯作者: 李嘉,博士,副教授
    作者简介: 徐冬梅(1989-),女,硕士研究生,主要从事无穷维随机动力系统与随机分析的研究
  • 1. 上饶师范学院 数学与计算机科学学院,江西 上饶 334001
  • 2. 六盘水师范学院 数学与信息工程学院,贵州 六盘水 553004
  • 3. 西南大学 数学与统计学院,重庆 400715
基金项目:  江西省自然科学基金项目(20202BABL211006);贵州省教育厅自然基金项目(KY[2016]103);上饶师范学院校级课题(201905)

摘要: 证明了随机非自治p-Laplace方程在Wong-Zakai逼近意义下拉回吸引子的存在性.

English Abstract

  • 目前,文献[1-3]已经研究了带有一般白噪声的随机p-Laplace方程的拉回吸引子的存在性和上半连续性.本文则引入一种类似于Wiener过程的差分噪音[4],即Wong-Zakai逼近[5-6].本文在Wong-Zakai逼近意义下证明了随机p-Laplace方程在有界域上$\mathscr{D} $-拉回吸引子的存在性.

  • 本文中假设(Xd)是一个可分的完备度量空间并带有Borel-代数$\mathscr{B} $(X)且(Ω$\mathscr{F} $P)是一个概率空间,变换θt$\mathbb{R}$×ΩΩ是一个($\mathscr{B} $($\mathbb{R}$$\mathscr{F} $$\mathscr{F} $)可测映射且满足θ0是恒等映射,θt(s+t,·)=θt(t,·)$\circ $θt(s,·)是保测变换[7].

    本文考虑在Wong-Zakai逼近下定义在有界域$\mathscr{O} $${{\mathbb{R}}^{n}}$的非自治随机p-Laplace方程:

    且带有初值

    其中:p≥2,λ>0,gLloc2($\mathbb{R}$L2($\mathscr{O} $)).对于非线性项,假设f$\mathbb{R}$×${{\mathbb{R}}^{n}}$×$\mathbb{R}$$\mathbb{R}$是连续的,对所有的ts$\mathbb{R}$x${{\mathbb{R}}^{n}}$,且

    其中:α1α2>0,ψ1(tx)∈Lloc1($\mathbb{R}$L1($\mathscr{O} $)),ψ2(tx)∈Llocq1($\mathbb{R}$Lq1($\mathscr{O} $)),ψ3(tx)∈Lloc($\mathbb{R}$L($\mathscr{O} $)),$\frac{1}{q}+\frac{1}{{{q}_{1}}}$ =1.定义一个Laplacian算子AW1,pW-1,p1Au=-div(|▽u|p-2u)(p1p的共轭指数).

    δ≠0时,定义随机变量$\mathscr{G}_\delta $Ω$\mathbb{R}$如下:

    存在一个θt不变量集$\mathit{\Omega }\subseteq \widetilde{\mathit{\Omega }}$,对于每个ω$\widetilde{\mathit{\Omega }}$,有

    由(4)式可得:

    引理1 对∀ε>0,ωΩδ≠0,存在Cδ(εω)>0,使得:

     由(6)式可知

    根据中值定理,存在一个rt∈[tt+δ]使得当t→±∞时

    因此,当t→±∞时

    此外,给定ε>0,由(7)式知,存在tδ=tδ(εω)使得

    s$\mathscr{G}_\delta $(θsω)的连续性可知

    是一个有限的常数.因此,

    则(8)式对所有的t$\mathbb{R}$成立.

    由文献[8]可知,可得对∀τ$\mathbb{R}$ωΩuτL2($\mathscr{O} $),方程(1)存在唯一的解

    因此,由文献[9]可以定义一个连续协循环

    使得对∀t$\mathbb{R}$+τ$\mathbb{R}$ωΩuτL2($\mathscr{O} $)满足

    为了证明拉回吸引子的存在性,进一步假设外力项g满足如下缓增条件:对∀τ$\mathbb{R}$,有

    此外,定义吸引域$\mathscr{D} $L2($\mathscr{O} $)上所有的缓增双参数集,即

    且满足

    其中‖D‖=supuDuL2($\mathscr{O} $).

  • 本节将证明方程(1)拉回吸引子在L2($\mathscr{O} $)上的存在性.

    引理2 假设(4)和(14)式成立,则对∀σ$\mathbb{R}$τ$\mathbb{R}$ωΩD={D(τω):τ$\mathbb{R}$ωΩ}∈$\mathscr{D} $,存在T=T(στωD)>0,使得对任意tTu0D(τ-tθ-tω),方程(1)的解满足:

     让方程(1)两边乘u并在$\mathscr{O} $上积分可得

    由Young不等式可知

    根据假设(4)得

    因此

    对(18)式在(τ-tσ)上使用Gronwall引理,其中στ-t并用θω替换ω可得

    由(8)式和它的连续性可知,存在Cδ(ω)>0,使得

    u0D(τ-tθ-tω),结合(20)式,则存在Tδ=Tδ(στωD)>0,使得

    结合(19)与(21)式可知(16)式成立.

    引理3  假设(4)式和(14)式成立,则方程(1)生成的连续协循环ΦL2($\mathscr{O} $)上是$\mathscr{D} $-拉回渐近紧的.

     只需证明对每一个τ$\mathbb{R}$ωΩD={D(τω):τ$\mathbb{R}$ωΩ}∈$\mathscr{D} $,当tn +∞,u0,nD(τ-tnθ-tnω)时,数列Φ(tnτ-tnθ-tnωu0,n)有一个收敛子列.令{u0,n}n=1是有界集B中的序列,根据(19)式,取T>ts∈[τT],可得{u(·,τωu0,n)}n=1L((τT),L2($\mathscr{O} $))∩Lq((τT),Lq($\mathscr{O} $))∩ Lp((τT),W01,p($\mathscr{O} $))中有界.

    再次由假设(4)可知

    所以{f(sxu(sτωu0,n))}在Lq1((τT),Lq1($\mathscr{O} $))中有界.因此$\left\{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d} s} u\left(\cdot, \tau, \omega, u_{0, n}\right)\right\}_{n-1}^{\infty}$L2((τT),L2($\mathscr{O} $))+Lq1((τT),Lq1($\mathscr{O} $))+ Lp1((τT),W-1,p1($\mathscr{O} $))中有界.

    进一步利用Sobolev紧嵌入定理,存在vL2((τT),L2($\mathscr{O} $))使得u的收敛子列(仍然用原数列表示)在L2($\mathscr{O} $)上对几乎所有的s∈(τT),

    利用解对初始数据在L2($\mathscr{O} $)中的连续性以及(23)式,有

    另一方面,令引理2中的σ=τ-1,则存在

    使得对所有的tTu0D(τ-tθ-tω)

    因为tn +∞,u0,nD(τ-tnθ-tnω),根据(24)式,存在一个N=N(τωD)>0使得对所有的nN

    这意味着{u(τ-1,τ-tnθωu0,n)}n=1L2($\mathscr{O} $)上有界.因此数列

    L2($\mathscr{O} $)中预紧.又

    引理得证.

  • 定理1  假设(4)和(14)式成立,则方程(1)生成的连续协循环ΦL2($\mathscr{O} $)上有唯一的$\mathscr{D} $-拉回吸引子$\mathscr{A} $={$\mathscr{A} $(τωτ$\mathbb{R}$ωΩ)}∈$\mathscr{D} $.

     取引理2中的σ=τ,则Φ有一个吸收集$\mathscr{M} $(τω)定义为

    其中

    首先证明ρδ(τω)∈$\mathscr{D} $,事实上,由(8)式可知,存在Cδ(ω)>0,使得

    因此$\mathscr{M} $(τω)∈$\mathscr{D} $.由文献[10]中吸引子的存在性定理可知,协循环Φ存在唯一的$\mathscr{D} $-拉回吸引子$\mathscr{A} $.

参考文献 (10)

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