A nonlinear oblique derivative boundary value problem for the heat equation Part 2: Singular self-similar solutions

  • Florian Mehats

    Centre de Mathématiques Appliquées URA CNRS 756 École Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France
  • Jean-Michel Roquejoffre

    UFR-MIG, Université de Toulouse III UMR CNRS 5640 118, route de Narbonne, 31062 Toulouse Cedex, France

Abstract

This paper continues the study started in [12]. In the upper half-plane, consider the elliptic equation −Uxxε−εUzzε−½(xUx + zUz) = 0, submitted to the nonlinear oblique derivative boundary condition Ux = UUz on the axis x = 0. The solution of this problem appears to be the self-similar solution of the heat equation with the same boundary condition. As ε goes to 0, the function converges to the non trivial solution U of the corresponding degenerate problem. Moreover there exists z0 > 0 such that U vanishes for zz0, is C∞ on ]0, z0[× ℝ+, is continuous on the boundary x = 0 and is discontinuous on the half-axis {z = 0, x > 0}.

Résumé

Cet article poursuit l’étude commencée dans [12]. Soit, dans le demi-plan supérieur, l’équation elliptique −Uxxε−εUzzε−½(xUx + zUz) = 0, soumise à la condition aux limites à dérivée oblique non linéaire Ux = UUz sur l’axe x = 0. La solution de ce problème apparaît comme la solution autosemblable de l’équation de la chaleur soumise à la même condition aux limites. Lorsque ε tend vers 0, la fonction converge vers la solution U du problème dégénéré correspondant. De plus il existe un réel z0 > 0 tel que U s’annule pour zz0, est C∞ sur ]0, z0[× ℝ+, est continue sur la frontière x = 0 et discontinue sur le demi-axe {z = 0, x > 0}.

Cite this article

Florian Mehats, Jean-Michel Roquejoffre, A nonlinear oblique derivative boundary value problem for the heat equation Part 2: Singular self-similar solutions. Ann. Inst. H. Poincaré Anal. Non Linéaire 16 (1999), no. 6, pp. 691–724

DOI 10.1016/S0294-1449(00)88184-6