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arXiv 2501.17032math.APmath.SP
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超临界热方程温和解的非唯一性

Non-uniqueness of mild solutions to supercritical heat equations

Irfan Glogić, Martina Hofmanová, Theresa Lange, Eliseo Luongo

AI总结:

本文研究了维度 $d \geq 3$ 的聚焦幂非线性热方程,证明了当 $q < d(p-1)/2$ 且 $p < p_{JL}$ 时局部解唯一性失效,并首次将 Jia-Šverák 方法严格应用于无强迫项的非线性抛物型方程。

摘要:

我们考虑聚焦幂非线性热方程\n\begin{equation}\label{Eq:Heat_abstract}\tag{NLH}\n\partial_t u -Δu = |u|^{p-1}u, \quad p>1,\n\end{equation}\n在维度 $d \geq 3$ 下的情形。众所周知,若 $p$ 足够大,则 \eqref{Eq:Heat_abstract} 在 $L^q(\mathbb{R}^d)$ 中对于 $q \geq d(p-1)/2$ 是无条件局部适定的。我们证明该结果是最佳的,即只要 $p < p_{JL}$(其中 $p_{JL}$ 代表 Joseph-Lundgren 指数),当 $q < d(p-1)/2$ 时局部解的唯一性便失效。我们的证明基于 Jia-Šverák 在 \cite{JiaSve15} 中为证明 3d 不可压缩 Navier-Stokes 方程 Leray 解的非唯一性而提出的方法。特别地,我们针对 \eqref{Eq:Heat_abstract} 严格验证了 \cite{JiaSve15} 中提出的谱假设(及其类似假设)。据我们所知,这是 Jia-Šverák 方法在无强迫项的非线性抛物型方程中的首次严格实现。

英文摘要:

We consider the focusing power nonlinearity heat equation \begin{equation}\label{Eq:Heat_abstract}\tag{NLH} \partial_t u -Δu = |u|^{p-1}u, \quad p>1, \end{equation} in dimensions $d \geq 3$. It is well-known that if $p$ is large enough then \eqref{Eq:Heat_abstract} is unconditionally locally well-posed in $L^q(\mathbb{R}^d)$ for $q \geq d(p-1)/2$. We prove that this result is optimal in the sense that uniqueness of local solutions fails when $q < d(p-1)/2$ as long as $p < p_{JL}$, where $p_{JL}$ stands for the Joseph-Lundgren exponent. Our proof is based on the method that Jia-Šverák proposed in \cite{JiaSve15} to show non-uniqueness of Leray solutions to incompressible 3d Navier-Stokes equations. In particular, we rigorously verify for \eqref{Eq:Heat_abstract} the (analogue of the) spectral assumption made in \cite{JiaSve15}. To our knowledge, this is the first rigorous implementation of the Jia-Šverák method to a nonlinear parabolic equation without forcing.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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