数学 > 偏微分方程分析
[提交于 2025年8月5日
(v1)
,最后修订 2025年8月7日 (此版本, v2)]
标题: 双退化营养趋化系统在物理维数中的广泛细菌响应全局可解性
标题: Global solvability for doubly degenerate nutrient taxis system with a wide range of bacterial responses in physical dimension
摘要: 受细菌对环境条件响应研究的启发,我们考虑了双退化营养趋化系统\begin{align*} \begin{cases} u_t=\nabla\cdot(uv\nabla u)-\chi\nabla\cdot(u^{\alpha}v\nabla v)+\ell uv,\\ v_t=\Delta v-uv, \end{cases} \end{align*},在无通量边界条件和光滑初始数据下,其中$\alpha\in\mathbb{R}$是细菌响应参数。由于双重非线性扩散及其退化性以及强烈的化学趋向效应,该趋化系统的弱解的全局可解性极具挑战性,其中后者在物种密度较大时如果$\alpha$接近$2$会非常强烈。关于所考虑系统全局弱可解性的最新研究成果总结如下\begin{itemize} \item 在 [M. Winkler,\textit{交易 美国 数学 社会}, 2021] 中对于$\alpha=2$,$N=1$; \item 在 [M. Winkler,\textit{J. 差分方程}, 2024] 中,对于$1\le\alpha\le 2$,$N=2$,当初始数据的大小较小时如果$\alpha=2$; \item 在 [Z. Zhang 和 Y. Li,\textit{arXiv:2405.20637}, 2024] 中对于$\alpha=2$,$N=2$; 以及 \item 在 [G. Li,\textit{J. 差分方程}, 2022] 中对于$\frac{7}{6}<\alpha<\frac{13}{9}$,$N=3$。 \end{itemize}。我们的工作旨在提供在物理维度设置下$0\le\alpha<2$的全局弱可解性的图景$N=3$。 如分析所建议的,它分为三个可分离的情况,包括(i)$0\le\alpha\le 1$:弱趋化效应;(ii)$1<\alpha\le 3/2$:中等趋化效应;和(iii)$3/2<\alpha<2$:强趋化效应。
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