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Fractional-in-Time Semilinear Parabolic Equations and Applications

  • 2020
  • Buch
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Über dieses Buch

Dieses Buch bietet eine einheitliche Analyse und ein einheitliches Schema für die Existenz und Einzigartigkeit starker und milder Lösungen für bestimmte gebrochene kinetische Gleichungen. Diese Gleichungsklasse zeichnet sich durch das Vorhandensein einer nichtlinearen zeitabhängigen Quelle aus, in der Regel durch willkürliches Wachstum der unbekannten Funktion, eine Zeitableitung im Sinne Caputos und das Vorhandensein einer großen Klasse von Diffusionsoperatoren. Das globale Regelmäßigkeitsproblem wird dann separat behandelt und die Analyse wird auf einige Systeme gebrochener kinetischer Gleichungen ausgeweitet, einschließlich Raubtier-Modelle des Volterra-Lotka-Typs und chemischer Reaktionsmodelle, die alle möglicherweise eine Bruchkinetik enthalten. Neben klassischen Beispielen, die den Laplace-Operator betreffen, der den Standardbedingungen (nämlich Dirichlet, Neumann, Robin, dynamic / Wentzell und Steklov) unterliegt, umfasst das Rahmenwerk auch nicht standardmäßige Diffusionsoperatoren vom "gebrochenen" Typ, die entsprechenden Grenzbedingungen unterliegen. Dieses Buch richtet sich an Doktoranden und Forscher in Mathematik, Physik, mathematischer Technik und mathematischer Biologie, deren Forschung teilweise Differentialgleichungen umfasst.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Chapter 1. Introduction
Abstract
In this monograph we address some topics related to the well-posedness problem (in the sense of Hadamard) of nonlocal partial differential equations, which, in the context of mathematical physics, are also often referred to as fractional in time parabolic equations. These are known to possess solutions that exhibit anomalous behaviors.
Ciprian G. Gal, Mahamadi Warma
Chapter 2. The Functional Framework
Abstract
We first introduce some background. Let Y, Z be two Banach spaces endowed with norms \(\left \Vert \cdot \right \Vert { }_{Y}\) and \(\left \Vert \cdot \right \Vert { }_{Z}\), respectively. We denote by Y ↪Z if Y ⊆ Z and there exists a constant C > 0 such that \(\left \Vert u\right \Vert { }_{Z}\leq C\left \Vert u\right \Vert { }_{Y},\) for u ∈ Y ⊆ Z. In particular, this means that the injection of Y  into Z is continuous.
Ciprian G. Gal, Mahamadi Warma
Chapter 3. The Semilinear Parabolic Problem
Abstract
In the present chapter, we rely on the crucial results of Chap. 2 to develop well-posedness results in the same spirit of Rothe where second order elliptic operators in divergence form have been considered for the classical parabolic problem (α = 1).
Ciprian G. Gal, Mahamadi Warma
Chapter 4. Systems of Fractional Kinetic Equations
Abstract
In this chapter, we consider some general classes of reaction–diffusion systems that contain some fractional kinetics occurring in applications, and then investigate their local and global existence of solutions in detail. In a preliminary step, we derive results that allow for the existence of sufficiently smooth solutions which are needed in order to rigorously justify other precise and explicit calculations (namely, maximum principles, energy estimates and comparison arguments) which will be performed on more specific models in the sequel. It turns out that the techniques employed for the scalar equation in the previous chapter will prove quite useful in the analysis.
Ciprian G. Gal, Mahamadi Warma
Chapter 5. Final Remarks and Open Problems
Abstract
In this monograph, we first consider a semilinear fractional kinetic equation that is characterized by the presence of a nonlinear time-dependent source \(f=f\left ( x,t,u\right ) \), a generalized time derivative \(\partial _{t}^{\alpha }\) in the sense of Caputo and the presence of a large class of diffusion operators A.
Ciprian G. Gal, Mahamadi Warma
Backmatter
Titel
Fractional-in-Time Semilinear Parabolic Equations and Applications
Verfasst von
Dr. Ciprian G. Gal
Prof. Mahamadi Warma
Copyright-Jahr
2020
Electronic ISBN
978-3-030-45043-4
Print ISBN
978-3-030-45042-7
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-45043-4

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