Local and global behavior of Schrödinger-type equations

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

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Comportamento local e global de equações do tipo Schrodinger
Comportamiento local y global de ecuaciones tipo Schrodinger
Comportement local et global des équations de type Schrödinger
Comportamento locale e globale delle equazioni di tipo Schrödinger
Lokales und globales Verhalten der Schrödinger-Gleichungen

Primeiro orientador

Membros da banca

Ademir Pastor Ferreira
Luiz Gustavo Farah Dias

Resumo

In this work, we consider the initial value problem for the nonlinear Schrödinger equation. i∂tu = −∆u − λ|u|α−1u, x ∈ RN , t > 0, (3) where u = u(t, x) is a complex function defined on R × RN . We establish the existence, uniqueness and regularity of local solutions in the spaces L2(RN ) and H1(RN ), for both subcritical and critical case. We study this problem using the Banach fixed-point theorem, Strichartz estimates and tools from harmonic analysis. Moreover, we prove the existence of global solutions, under conditions that involve nonlinear- ity, size of initial data u0 ∈ H1(RN ) and the sign of λ. Furthermore, we establish a scattering criterion. Finally, we establish a small data scattering theory for the nonlinear Schrödinger equation of the form (i∂t + ∆)u = a(x)|u|α−1u, (4) where u : R × RN −→ C, α > 0, and a ∈ W 1,∞(RN ) for the intercritical case, in dimensions N ≥ 3. We find stability estimates for the problem of information recovery about nonlinearity in the inhomogeneous term and in the power of nonlinearity through the scattering map, extending the results of Chen and Murphy [4].

Abstract

Neste trabalho, consideramos o problema de valor inicial para a equação de Schrödinger não linear: i∂tu = −∆u − λ|u|α−1u, x ∈ RN , t > 0. (1) Onde u = u(t, x) é uma função complexa definida em R × RN . Estabelecemos a existência, unicidade e regularidade de soluções locais nos espaços L2(RN ) e H1(RN ), tanto para o caso subcrítico quanto para o crítico. Estudamos esse problema usando o teorema do ponto fixo de Banach, estimativas de Strichartz e ferramentas da análise harmônica. Além disso, provamos a existência de soluções globais, sob condições que envolvem a não linearidade, o tamanho dos dados iniciais u0 ∈ H1(RN ) e o sinal de λ. Também estabelecemos um critério de espalhamento (scattering). Finalmente, estabelecemos uma teoria de espalhamento (scattering) para dados pequenos da equação não linear de Schrödinger da forma: (i∂t + ∆)u = a(x)|u|α−1u, (2) onde u : R × RN −→ C, α > 0, e a ∈ W 1,∞(RN ) para o caso intercrítico, em dimensões N ≥ 3. Encontramos estimativas de estabilidade para o problema de recuperação de informações sobre a não linearidade no termo não-homogêneo e na potência da não linearidade por meio do mapa de espalhamento (scattering map), estendendo os resultados de Chen e Murphy [4].

Assunto

Matemática - Teses, Schrodinger, Equação de - Teses, Equações diferenciais parciais não-lineares – Teses, Espalhamento (Matemática) – Teses

Palavras-chave

Schrödinger equation, local behavior, global behavior, scattering

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