Asymptotics of solutions of a modified Whitham equation with surface tension

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We study the large-time behaviour of solutions of the Cauchy problemfor a modified Whitham equation,$$\begin{cases}u_{t}+i\mathbf{\Lambda}u-\partial_{x}u^3=0, &(t,x) \in\mathbb{R}^2,u(0,x)=u_0(x), &x\in \mathbb{R},\end{cases}$$where the pseudodifferential operator $\mathbf{\Lambda}\equiv \Lambda(-i\partial_{x})=\mathcal{F}^{-1}[\Lambda (\xi) \mathcal{F}]$ is givenby the symbol$$\Lambda (\xi)=a^{-{1}/{2}}\xi(\sqrt{(1+a^2\xi^2) \frac{\operatorname{tanh}a\xi}{a\xi} }-1)$$with a parameter $a>0$. This symbol corresponds to the total dispersionrelation for water waves taking surface tension into account. Assuming that the total mass of the initial data is equal to zero($\int_{\mathbb{R}}u_0(x) dx=0$) and the initial data $u_0$ are small in the norm of $\mathbf{H}^{\nu}(\mathbb{R}) \cap\mathbf{H}^{0,1}(\mathbb{R})$, $\nu \geq 22$,we prove the existence of a global-in-time solution and describe itslarge-time asymptotic behaviour.

About the authors

Pavel Ivanovich Naumkin

National Autonomous University of Mexico, Institute of Mathematics

Email: pavelni@matmor.unam.mx

References

  1. G. B. Whitham, “Variational methods and applications to water waves”, Hyperbolic equations and waves (Rencontres, Battelle Res. Inst., Seattle, WA, 1968), Springer, Berlin, 1970, 153–172
  2. Дж. Б. Уизем, Линейные и нелинейные волны, Мир, М., 1977, 624 с.
  3. S. Klainerman, G. Ponce, “Global, small amplitude solutions to nonlinear evolution equations”, Comm. Pure Appl. Math., 36:1 (1983), 133–141
  4. I. P. Naumkin, “Sharp asymptotic behavior of solutions for cubic nonlinear Schrödinger equations with a potential”, J. Math. Phys., 57:5 (2016), 051501, 31 pp.
  5. I. P. Naumkin, “Initial-boundary value problem for the one dimensional Thirring model”, J. Differential Equations, 261:8 (2016), 4486–4523
  6. P. I. Naumkin, I. A. Shishmarev, Nonlinear nonlocal equations in the theory of waves, Transl. Math. Monogr., 133, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 1994, x+289 pp.
  7. J. Shatah, “Global existence of small solutions to nonlinear evolution equations”, J. Differential Equations, 46:3 (1982), 409–425
  8. N. Hayashi, T. Ozawa, “Scattering theory in the weighted $L^2(mathbf R^{n})$ spaces for some Schrödinger equations”, Ann. Inst. H. Poincare Phys. Theor., 48:1 (1988), 17–37
  9. N. Hayashi, P. I. Naumkin, “The initial value problem for the cubic nonlinear Klein–Gordon equation”, Z. Angew. Math. Phys., 59:6 (2008), 1002–1028
  10. N. Hayashi, P. I. Naumkin, “Factorization technique for the modified Korteweg–de Vries equation”, SUT J. Math., 52:1 (2016), 49–95
  11. N. Hayashi, P. I. Naumkin, “Factorization technique for the fourth-order nonlinear Schrödinger equation”, Z. Angew. Math. Phys., 66:5 (2015), 2343–2377
  12. N. Hayashi, P. I. Naumkin, “On the inhomogeneous fourth-order nonlinear Schrödinger equation”, J. Math. Phys., 56:9 (2015), 093502, 25 pp.
  13. A. P. Calderon, R. Vaillancourt, “A class of bounded pseudo-differential operators”, Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A., 69:5 (1972), 1185–1187
  14. R. R. Coifman, Y. Meyer, Au delà des operateurs pseudo-differentiels, Asterisque, 57, Soc. Math. France, Paris, 1978, i+185 pp.
  15. H. O. Cordes, “On compactness of commutators of multiplications and convolutions, and boundedness of pseudodifferential operators”, J. Funct. Anal., 18:2 (1975), 115–131
  16. I. L. Hwang, “The $L^2$-boundedness of pseudodifferential operators”, Trans. Amer. Math. Soc., 302:1 (1987), 55–76
  17. М. В. Федорюк, Асимптотика. Интегралы и ряды, Наука, М., 1987, 544 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Наумкин П.I.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».