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On self-similarity and stationary problem for fragmentation and coagulation models

Escobedo, Miguel; Mischler, Stéphane; Rodriguez Ricard, Mariano (2005), On self-similarity and stationary problem for fragmentation and coagulation models, Annales de l'Institut Henri Poincaré. Analyse non linéaire, 22, 1, p. 99-125. http://dx.doi.org/10.1016/j.anihpc.2004.06.001

Voir/Ouvrir
2004-22.pdf (324.9Kb)
Type
Article accepté pour publication ou publié
Date
2005
Nom de la revue
Annales de l'Institut Henri Poincaré. Analyse non linéaire
Volume
22
Numéro
1
Éditeur
Elsevier
Pages
99-125
Identifiant publication
http://dx.doi.org/10.1016/j.anihpc.2004.06.001
Métadonnées
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Auteur(s)
Escobedo, Miguel
Mischler, Stéphane
Rodriguez Ricard, Mariano
Résumé (FR)
Pour toute masse donnée, nous démontrons l'existence d'au moins une solution stationnaire pour l'équation de coagulation–fragmentation. Nous ne faisons pas d'hypothèse d'équilibre en détails sur les coefficients mais nous supposons que la coagulation domine la fragmentation pour les particules de petite taille et que la fragmentation est prépondérante pour les particules de grande taille. Nous démontrons également l'existence de solutions auto-similaires pour l'équation de coagulation et pour l'équation de fragmentation sous une hypothèse d'homogénéité sur les noyaux. Ces résultats sont obtenus, s'inspirant de la preuve du Théorème de Poincaré–Bendixson, en appliquant le théorème de point fixe de Tykonov sur le semi-groupe engendré par l'équation ou par l'équation écrite en variables auto-similaires associée. Enfin, nous démontrons que les solutions de l'équation de fragmentation de masse donnée ρ>0 se comportent en temps grand comme la solutions auto-similaire de masse ρ.
Résumé (EN)
We prove the existence of a stationary solution of any given mass to the coagulation–fragmentation equation without assuming a detailed balance condition, but assuming instead that aggregation dominates fragmentation for small particles while fragmentation predominates for large particles. We also show the existence of a self-similar solution of any given mass to the coagulation equation and to the fragmentation equation for kernels satisfying a scaling property. These results are obtained, following the theory of Poincaré–Bendixson on dynamical systems, by applying the Tykonov fixed point theorem on the semigroup generated by the equation or by the associated equation written in “self-similar variables”. Moreover, we show that the solutions to the fragmentation equation with initial data of a given mass behaves, as t→+∞, as the unique self similar solution of the same mass.
Mots-clés
Equilibrium; No detailed balance condition; Poincaré–Bendixson's Theory; Tykonov fixed point theorem; Self-similar solutions; Uniqueness; Existence; Convergence to self-similarity

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