Eventual smoothness and asymptotic behavior in a three-dimensional Keller-Segel system with subquadratic degradation

有界函数 平滑度 数学 领域(数学分析) 极限(数学) 数学分析 同种类的 指数稳定性 一致有界性 Neumann边界条件 趋同(经济学) 初值问题 人口 稳态(化学) 边值问题 边界(拓扑) 指数增长 工作(物理) 应用数学 有界变差 国家(计算机科学) 常量(计算机编程) 类型(生物学) 弱解 零(语言学)
作者
Feng Dai
出处
期刊:Communications in Mathematical Sciences [International Press of Boston]
卷期号:24 (6): 1499-1542
标识
DOI:10.4310/cms.260601201912
摘要

The Keller-Segel system with subquadratic degradation $$\begin{cases}u_{t}=\Delta u-\chi\nabla\cdot(u\nabla v)+ru-\mu u^{\alpha}\\ v_{t}=\Delta v-v+u,\end{cases}$$ is considered under homogeneous Neumann boundary conditions in a smoothly bounded domain $\Omega\subset\mathbb{R}^{3}$, where $\chi>0$, $r\in\mathbb{R}$, $\mu>0$ and $\alpha\in(1,2)$. Some previous studies have asserted that for all reasonably mild initial data, the no-flux/no-flux initial-boundary value problem for (*) possesses at least one global generalized solution whenever $\alpha\in(1,2)$, and that such solutions converge to the spatially homogeneous steady state $((\frac{r}{\mu})^{\frac{1}{\alpha-1}},(\frac{r}{\mu})^{\frac{1}{\alpha-1}})$ in the large-time limit if $r>0$, $\alpha\in[\frac{4}{3},2)$ and $\mu>0$ is appropriately large. However, the knowledge on the regularity properties of solutions remains limited to fairly basic integrability properties, and the convergence rates of such solutions are still unknown. The present work first establishes that these generalized solutions eventually become smooth and bounded if $\alpha\in(\frac{5}{3},2)$ and $r\le\eta\cdot min\{\mu^{\frac{2}{4\alpha-\alpha^{2}-1}},\mu^{\frac{2}{3-\alpha}}\}$ with some $\eta=\eta(\chi,\alpha,\Omega)>0$, and second shows that these solutions stabilize exponentially, algebraically and exponentially toward $((\frac{r_{+}}{\mu})^{\frac{1}{\alpha-1}},(\frac{r_{+}}{\mu})^{\frac{1}{\alpha-1}})$ for the cases $r < 0$, $r=0$ and $r>0$, respectively, provided that $\mu>0$ is suitably large when $r>0$. Our results imply that any type of infinite-time blow-up and persistent oscillatory behavior of solutions to the three-dimensional system (*) with the considered subquadratic degradation can be excluded in scenarios where the underlying population does not proliferate spontaneously, or proliferates at a sufficiently small rate.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
香蕉觅云应助坚定初蝶采纳,获得10
1秒前
1秒前
自由的天空给自由的天空的求助进行了留言
1秒前
2秒前
Lucas应助跳跃映容采纳,获得10
2秒前
斯文听筠应助Xiang采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
平常夏山发布了新的文献求助10
5秒前
脑洞疼应助花宸殿采纳,获得10
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
cc发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
Lish发布了新的文献求助10
8秒前
执着期待完成签到,获得积分10
8秒前
是椰发布了新的文献求助10
9秒前
乐乐应助太叔夜南采纳,获得10
9秒前
~~~~完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
Summer发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
blue发布了新的文献求助10
11秒前
汉堡包应助zhizhiman采纳,获得10
12秒前
打死不穿秋裤完成签到,获得积分10
13秒前
陈陈陈完成签到,获得积分10
13秒前
坚定初蝶发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
苏轼发布了新的文献求助10
14秒前
夜晟完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
zyb发布了新的文献求助10
16秒前
Summer完成签到,获得积分20
17秒前
平常夏山完成签到,获得积分10
17秒前
桐桐应助Lish采纳,获得10
17秒前
汉堡包应助博士生小孙采纳,获得10
18秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Social Psychology 600
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7644562
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9217347
关于积分的说明 19775314
捐赠科研通 7209678
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3276788
关于科研通互助平台的介绍 2438340
邀请新用户注册赠送积分活动 2274693