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随机Zakharov格点方程的后向紧随机吸引子

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张琳, 李扬荣. 随机Zakharov格点方程的后向紧随机吸引子[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2023, 48(7): 53-59. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2023.07.008
引用本文: 张琳, 李扬荣. 随机Zakharov格点方程的后向紧随机吸引子[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2023, 48(7): 53-59. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2023.07.008
ZHANG Lin, LI Yangrong. Backward Compact Random Attractors for Stochastic Zakharov Lattice Equation[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2023, 48(7): 53-59. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2023.07.008
Citation: ZHANG Lin, LI Yangrong. Backward Compact Random Attractors for Stochastic Zakharov Lattice Equation[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2023, 48(7): 53-59. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2023.07.008

随机Zakharov格点方程的后向紧随机吸引子

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(12271444)
详细信息
    作者简介:

    张琳,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: 李扬荣,博士生导师,教授
  • 中图分类号: O193

Backward Compact Random Attractors for Stochastic Zakharov Lattice Equation

  • 摘要:

    在对外力后向缓增的假设条件下,通过对解的估计,首先证明了具有乘法噪音的随机Zakharov格点方程在空间E=l2×l2×$\ell $2上存在后向紧一致吸收集,再证明了由该方程生成的随机动力系统在吸收集上是后向渐进紧的. 最后利用后向紧吸引子的存在性定理,证明了该随机Zakharov格点方程在空间E=l2×l2×$\ell $2上存在后向紧随机吸引子.

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-05
  • 刊出日期:  2023-07-20

随机Zakharov格点方程的后向紧随机吸引子

    通讯作者: 李扬荣,博士生导师,教授
    作者简介: 张琳,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
  • 西南大学 数学与统计学院,重庆 400715
基金项目:  国家自然科学基金项目(12271444)

摘要: 

在对外力后向缓增的假设条件下,通过对解的估计,首先证明了具有乘法噪音的随机Zakharov格点方程在空间E=l2×l2×$\ell $2上存在后向紧一致吸收集,再证明了由该方程生成的随机动力系统在吸收集上是后向渐进紧的. 最后利用后向紧吸引子的存在性定理,证明了该随机Zakharov格点方程在空间E=l2×l2×$\ell $2上存在后向紧随机吸引子.

English Abstract

  • 若随机吸引子的后向并是预紧的,则称该吸引子为后向紧随机吸引子. 文献[1-6]研究了吸引子的存在性以及吸引子的后向紧性,并建立了相对完善的理论体系. 文献[7-11]对随机Zakharov格点方程的吸引子进行了研究. 本文将在文献[10]的基础上,研究带有乘法噪音的随机Zakharov格点方程的后向紧吸引子的存在性.

  • 本文将在l2×$\ell $2空间上讨论如下带有乘法噪音的非自治随机Zakharov格点方程:

    其中αλβγ>0,$\mathbb{Z}$是整数集

    (W1W2) 是定义在度量动力系统(Ω$\mathscr{F}$$\mathbb{P}$,{θt}t$\mathbb{R}$)上相互独立的双边实值维纳过程,其中

    $\mathscr{F}$Ω上由紧开拓扑生成的Borel σ-代数,$\mathbb{P}$是(Ω$\mathscr{F}$)上的维纳测度. 在Ω上定义映射族

    $ \circ $表示Stratonovich积分意义下的乘法噪声. 对于外力项

    有如下假设:

    (F1) gLloc2($\mathbb{R}$l2)是后向缓增的,满足

    (F2) hLloc2($\mathbb{R}$$\ell $2)是后向缓增的,满足

    (F3) $2\mu > \frac{{4a\lambda }}{{\sqrt \pi }} + \frac{{a\left( {\lambda + 2\lambda \varepsilon - \alpha {\lambda ^2}} \right)}}{{\sqrt {\lambda \beta \pi } }} + \frac{{{a^2}{\lambda ^2}}}{{2\sqrt {\lambda \beta } }} + \frac{{2b}}{{\sqrt \pi }}$,其中

    空间l2$\ell $2上的有界线性算子A的定义为

    A=B*B=BB*,并且满足‖Bb2≤ 4‖b2.

    对任意u=(uk)k$\mathbb{Z}$v=(vk)k$\mathbb{Z}$l2$\ell $2,定义空间l2$\ell $2上的内积和范数分别为

    其中vv共轭,E=lλβ2×l2×$\ell $2,并且‖·‖λβ与‖·‖等价.

    其中${z_1}(\theta ) = - \int_{ - \infty }^0 {{{\rm{e}}^s}} {\theta _t}{\omega _1}(s){\rm{d}}s$是方程dX+Xdt=dW1(t)的解,${z_2}(\theta ) = - \int_{ - \infty }^0 {{{\rm{e}}^s}} {\theta _t}{\omega _2}(s){\rm{d}}s$是方程dY+Ydt=dW2(t)的解,$\varepsilon = \frac{{\alpha \beta \lambda }}{{\lambda {\alpha ^2} + 4\beta }}$,易得$|v| = |\hat v|$,并且由文献[10]可得,z1(θtω1),z2(θtω2)关于t连续,且

    则方程(1)可以转化为以下等价形式:

    φ0=(u0y0v0)T,则方程(8)可以改写为如下简单矩阵形式:

    由文献[8, 10]可知,若假设(F1)-(F3)成立,对∀T>0,φ0E,方程(8)存在唯一的解φ(·,τωφ0)∈C([τ,+∞),E),且依赖于初值φ0连续. 因此方程(8)在(Ω$\mathscr{F}$$\mathbb{P}$,{θt}t$\mathbb{R}$)上能生成一个连续的随机动力系统{Φ(t)},对φ0Et≥0,τ$\mathbb{R}$ωΩ,有

    可以验证φ是一个非自治的随机动力系统,即满足

    在下文中,设$\mathscr{D}$X中所有后向缓增集构成的集合,若集合D$\mathscr{D}$当且仅当

    则可以证明$\mathscr{D}$是包含封闭的,即若A$\tilde A$$\tilde A$$\mathscr{D}$,有A$\mathscr{D}$成立.

  • 引理1  若假设(F1)-(F3)成立,则对任意后向缓增集D$\mathscr{D}$,∀τ$\mathbb{R}$ωΩ,存在T=T(Dτω)≥1,使得当φs-tD(s-tθ-sω) 时,有

    其中

      对任意固定的τ$\mathbb{R}$ωΩφs-tD(s-tθ-tω),令

    其中sτ. φ(r)与方程(9)作内积,可得

    对于(13)式中的每一项,利用Hölder不等式以及Young不等式,可得

    则由(13)-(15)式可得

    对(16)式利用Gronwall不等式,可得

    由假设(F3)可得

    对(17)式关于s∈(-∞,τ]取上确界,结合(10)式可知,存在T(Dsω)≥1,使得当tT时,有

    因此(11)式得证,即

    引理2  若假设(F1)-(F3)成立,则对∀η>0,(τωD)∈($\mathbb{R}$ ×Ω× $\mathscr{D}$),φs-tD(s-tθ-sω),存在T(ητωD)>0,k(ητωD)≥1,使得

      构造一个光滑函数ρ(s)∈C1([0,∞),[0,1]),满足:当|s| ≤1时,ρ(s)=0;当|s|≥2时,ρ(s)=1;当1≤s≤2时,0≤ρ(s)≤1;且|ρ′(s)| < ρ0ρ0>0. 令

    其中

    $\mathit{\boldsymbol{\hat \varphi }}$(r)与(9)式作内积(·,·)E,并取其实部,可得

    易证

    则有

    将(19)-(21)式代入(18)式,可得

    其中c1c2,…,c9为常数,对(22)式利用Gronwall引理,可得

    因为φs-tD(s-tθ-tω)(sτ),结合(10)式可得

    由引理1和假设(F1)-(F3)可得,存在T>0,当t>T时,有

    因此,由(25)-(28)式可得,对∀η>0,(τωD)∈($\mathbb{R}$ ×Ω× $\mathscr{D}$),φs-tD(s-tθ-tω),存在T(ετωD)>0,k(ετωD)≥1,使得

  • 定理1  若假设(F1)-(F3)成立,则方程(1)所生成的动力系统存在后向紧随机吸引子.

      因为{φ(t)}t≥0满足文献[12](定理3.9)中的拉回吸引子的两个存在性条件:

    (ⅰ) 非自治随机动力系统{φ(t)}t≥0存在D-拉回随机吸收集KD,其中

    (ⅱ) 非自治随机动力系统{φ(t)}t≥0存在$\mathscr{D}$ -拉回后向一致吸收集$\mathscr{K}$$\mathscr{D}$,其中

    由文献[4]可得,非自治动力系统{φ(t)}t≥0在吸收集K$\mathscr{D}$上是后向紧的. 因此方程(8)生成的非自治随机动力系统φ(t) 存在唯一的后向紧$\mathscr{D}$-拉回吸引子$\mathscr{A}$$\mathscr{D}$和唯一的可测D-拉回吸引子AD. 再由文献[13]中的定理6.1知$\mathscr{A}$ =A,故吸引子$\mathscr{A}$也是随机的,即φ(t)存在唯一的后向紧$\mathscr{D}$-拉回随机吸引子$\mathscr{A}$$\mathscr{D}$. 再由文献[14-15]可知方程(1)与(8)生成的随机动力系统共轭,进而可得方程(1)存在后向紧随机吸引子.

参考文献 (15)

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