Propagation Dynamics for Time-Periodic and Partially Degenerate Reaction-Diffusion Systems

数学 简并能级 数学分析 半群 指数稳定性 不动点定理 反应扩散系统 非线性系统 行波 扩散 物理 量子力学 热力学
作者
Mingdi Huang,Shi-Liang Wu,Xiao-Qiang Zhao
出处
期刊:Siam Journal on Mathematical Analysis [Society for Industrial and Applied Mathematics]
卷期号:54 (2): 1860-1897 被引量:19
标识
DOI:10.1137/21m1397234
摘要

This paper is concerned with the propagation dynamics for partially degenerate reaction-diffusion systems with monostable and time-periodic nonlinearity. In the cooperative case, we prove the existence of periodic traveling fronts and the exponential stability of continuous periodic traveling fronts. In the noncooperative case, we establish the existence of the minimal wave speed of periodic traveling waves and its coincidence with the spreading speed. More specifically, when the system is nondegenerate, the existence of periodic traveling waves is proved by using Schauder's fixed point theorem and the regularity of analytic semigroup, while in the partially degenerate case, due to the lack of compactness and standard parabolic estimates, the existence result is obtained by appealing to the asymptotic fixed point theorem with the help of some properties of the Kuratowski measure of noncompactness. It may be the first work to study periodic traveling waves of partially degenerate reaction-diffusion systems with noncooperative and time-periodic nonlinearity.
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