本書主旨是以能量臨界Schrodinger方程、聚焦非線性Klein-Gordon方程為范例,向讀者介紹近年來非線性色散(波)方程研究中派生的Bourgain能量歸納法、陶哲軒I-團隊的相互作用Morawetz估計及其局部化技術、Kenig-Merle在色散框架下發(fā)展的變分原理與剛性方法。主要涉及非線性色散方程的物理背景、Fourier分析基礎及Strichartz估計、變分法與橢圓理論:基態(tài)解及其變分刻畫、集中緊致原理與輪廓分解、非聚焦能量臨界Schrodinger方程的整體適定性與散射理論、聚焦能量臨界Schrodinger方程及非線性Klein-Gordon方程的散射理論。與此同時,以評述的形式給出其他非線性色散方程的研究進展及相關參考文獻。希望通過本書使青年學者掌握如何用現(xiàn)代分析,特別是調和分析來研究非線性色散方程,盡快進入該研究領域的前沿。
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目錄
《現(xiàn)代數學基礎叢書》序
前言
第1章 非線性色散方程的物理背景 1
1.1 非線性色散方程的特征 1
1.2 半線性色散方程分類 2
1.3 Schr.dinger群的色散分析 6
1.4 其他色散方程 11
第2章 Fourier分析基礎與Strichartz估計 12
2.1 駐相分析與相空間上的調和分析基礎 12
2.1.1 Fourier變換與Littlewood-Paley投影算子 12
2.1.2 仿積與仿微分算子 21
2.1.3 奇異積分算子 30
2.1.4 駐相分析 31
2.2 Strichartz估計 35
2.2.1 TT方法及經典Strichartz估計 36
2.2.2 雙線性Strichartz估計 39
2.2.3 若干額外Strichartz估計 47
2.3 非線性色散方程的局部分析 51
2.3.1 Hs-臨界Schr.dinger方程的局部適定性 55
2.3.2 質量臨界Schr.dinger方程解的穩(wěn)定性問題 60
2.3.3 能量臨界Schr.dinger方程的穩(wěn)定性問題 64
第3章 橢圓理論:基態(tài)及其變分刻畫 76
3.1 變分原理、基態(tài)解 76
3.1.1 穩(wěn)態(tài)解的構造與強制性 77
3.1.2 變分方法與基態(tài)解 82
3.1.3 最佳Gagliardo-Nirenberg不等式 98
3.2 變分導數與Lagrange泛函 102
3.2.1 Pohozaev恒等式 104
3.2.2 預備引理與問題的轉化 106
3.2.3 次臨界情形:21<p<21 111
3.2.4 臨界情形:p=21 115
3.2.5 區(qū)域分解的不變性 118
第4章 集中緊致原理與輪廓分解 122
4.1 集中緊致原理的初等分析 122
4.1.1 p(N)空間中的輪廓分解 124
4.1.2 Lp(Rd)-緊性刻畫與Fatou定理 136
4.2 Sobolev緊性虧損的輪廓分解刻畫 143
4.3 Schr.dinger方程輪廓分解及Strichartz緊性虧損 159
4.3.1 H1集中緊性及其對應的輪廓分解刻畫 162
4.3.2 L2集中緊性及其對應的輪廓分解刻畫 173
第5章 非聚焦型能量臨界Schr.dinger方程的整體適定性與散射理論 178
5.1 主要結果與證明策略 178
5.1.1 主要定理與證明分析 180
5.1.2 局部守恒律 188
5.2 局部適定性及穩(wěn)定性分析 191
5.2.1 五線性Strichartz估計 195
5.2.2 局部適定性與擾動理論 198
5.3 整體時空估計的證明框架 201
5.3.1 能量歸納——起步階段 201
5.3.2 解的局部化控制 205
5.3.3 局部化的Morawetz估計 210
5.3.4 能量的非聚積現(xiàn)象 216
5.4 物理與頻率的非局部化與時空范數的控制估計 217
5.4.1 某個時刻的頻率非局部化=時空有界 217
5.4.2 在某一時刻勢能(L6x范數)的小性=時空有界 221
5.4.3 任意時刻能量在物理空間中聚積 225
5.4.4 某個時刻在物理空間的非局部化=時空有界 227
5.4.5 逆向Sobolev不等式 235
5.5 Virial恒等式與相互作用的Morawetz位勢 236
5.5.1 Virial恒等式 237
5.5.2 相互作用Virial恒等式與廣義相互作用Morawetz估計 239
5.6 相互作用的Morawetz估計及其派生的技術 242
5.6.1 相互作用的Morawetz框架與平均方法 242
5.6.2 相互作用Morawetz估計-Strichartz控制性估計 255
5.6.3 相互作用的Morawetz:余項的估計 259
5.6.4 相互作用Morawetz:雙Duhamel技術 262
5.7 阻止能量抽空現(xiàn)象 270
5.7.1 研究框架與反證法 270
5.7.2 高頻、中頻與低頻的時空估計 273
5.7.3 局部化L2質量增量的控制.279
第6章 聚焦型能量臨界Schr.dinger方程 287
6.1 問題的歸結及主要結果 288
6.2 幾乎周期解的歸結 298
6.3 三種特殊類型的爆破解 313
6.4 有限時刻爆破解 321
6.5 整體幾乎周期解 324
6.5.1 低頻-高頻的cascade性質 335
6.5.2 孤立子解 336
6.6 爆破機制與能量聚積現(xiàn)象 342
6.6.1 爆破機制 342
6.6.2 爆破點的聚積現(xiàn)象 345
第7章 非線性Klein-Gordon方程的散射理論 356
7.1 問題的提出、比較與直觀視角 356
7.2 變分導數估計與爆破刻畫 364
7.2.1 變分導數估計 364
7.2.2 爆破機制 368
7.3 Klein-Gordon方程整體時空估計.371
7.3.1 非線性Klein-Gordon方程轉化成標準的色散方程 371
7.3.2 Strichartz估計 372
7.3.3 Strichartz范數意義下的整體擾動理論 382
7.4 Klein-Gordon方程輪廓分解 396
7.4.1 線性輪廓分解 396
7.4.2 非線性輪廓分解 413
7.5 臨界元的抽取方法與PS條件 431
7.6 臨界元的排除 434
7.6.1 臨界元的緊性 434
7.6.2 臨界元具有零動量 439
7.6.3 排除臨界元 441
參考文獻 446
名詞索引 458
《現(xiàn)代數學基礎叢書》已出版書目 460