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时变双曲型发展方程的强解*

2014-09-17汤小燕罗东升

关键词:定义发展

汤小燕,罗东升

(遵义师范学院)

1 预备知识

Banach空间X中的时变双曲型发展方程的初值问题:

其中无界闭稠定线性算子族{A(t)|t∈[0,T]}满足双曲型假设.Pazy,Kato等人[2-4]讨论了算子族{A(t)|t∈[0,T]}满足较强假设条件下Y值解和古典解的存在唯一性,然后又在较弱条件下引进温和解,给出温和解存在的一些充分条件.在该文中引进介于温和解与Y值解之间的广义解——强解,给出强解存在的充分条件.

设X和Y是Banach空间,其范数分别是‖·‖,‖·‖Y,Y是X的稠子空间且连续嵌入到X.对任意t∈ [0,T],A(t)是X上C0半群{St(s),s≥0}的无穷小生成元.双曲型假设(H)*:

(H1):{A(t)|t∈[0,T]}是稳定族,其稳定系数是M,ω,

(H2):对任意t∈[0,T],空间Y是A(t)-容许,(t)是A(t)在Y中的部分,算子族(t)|t∈[0,T]}在Y中是稳定的,其稳定系数为,,

(H3):对t∈[0,T],D(A(t))⊃Y,且A(·)∈C([0,T],B(Y,X)).

定理1.1 (见文献[2]推论 5.2.27)如果Y是自反Banach空间,算子族{A(t)|t∈[0,T]}满足假设(H)*,那么在X上存在唯一的发展系统{U(t,s),0 ≤s≤t≤T},满足(E1)、(E2)、(E3),且

(i)任意 0 ≤s≤t≤T,U(t,s)Y⊆Y,‖U(t,s)‖B(Y)≤e(t-s)同时U(t,s)是弱连续的.

(ii)任意ξ∈Y,0≤s<t≤T=A(t)U(t,s)ξa.e.,且是弱连续的.

定义1.2 函数x:[0,T]→X称为初值问题(1)的强解,如果:

(i)x∈L1([0,T],Y)∩C([0,T],X).

(ii)x在[0,T]上几乎处处可微,dxdt∈

2 时变双曲型发展方程的强解

情形1:当f=0时,考虑问题:

的强解.

命题2.1 如果Y是自反Banach空间,算子族{A(t)|t∈[0,T]}满足假设(H)*,那么对任意x0∈Y,初值问题(LE)1有唯一的强解,且

证明U(·,0)x0∈C([0,T],X).由命题1.1 中(i),对任意0 ≤s≤t≤T,U(t,s)Y⊂Y,且U(·,0)x0在Y空间中是弱连续的(见文献[1]),函数x是强可测的,且

故x∈L'([0,T]),Y).

由定义1.1 中的(ii),函数x(·)=U(·,0)x0是几乎处处可微的,且

由假设(H)*知.由发展系统的唯一性,问题(LE)1有唯一的强解x.情形2 当f=f(t)时,考虑问题:

的强解.

命题2.2 如果Y是自反Banach空间,算子族{A(t)|t∈[0,T]}满足假设(H)*,对任意f∈L1([0,T],Y),x0∈Y,那么初值问题(LE)2存在唯一的强解x,且

证明 首先由温和解的定义,易证问题(LE)2有唯一的温和解x∈C([0,T],X).其次,由命题2.1,U(t,0)x0,t∈[0,T]是问题……

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