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Un critère de stabilité pour des oscillations haute fréquence

A Stability Criterion for High-Frequency Oscillations

Yong LU, Benjamin TEXIER
Un critère de stabilité pour des oscillations haute fréquence
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  • Année : 2015
  • Tome : 142
  • Format : Électronique, Papier
  • Langue de l'ouvrage :
    Anglais
  • Class. Math. : 35L03, 35B35, 35Q60.
  • Nb. de pages : 138
  • ISBN : 978-2-85629-812-1
  • ISSN : 0249-633-X
  • DOI : 10.24033/msmf.450

Nous prouvons qu'une condition de compatibilité de type Levi détermine la stabilité de solutions WKB de systèmes hyperboliques issues de données rapidement oscillantes. La condition de compatibilité fait intervenir l'opérateur hyperbolique, la phase fondamentale associée aux oscillations initiales, et le terme source semi-linéaire ; la condition de compatibilité est satisfaite quand l'hyperbolicité est préservée au voisinage des résonances. Si la condition de compatibilité est satisfaite, les solutions sont définies sur des intervalles de temps indépendants de la longueur d'onde, et les solutions WKB associées sont stables sous l'effet d'une grande e de perturbations initiales. Si la condition de compatibilité n'est pas satisfaite, les résonances sont exponentiellement amplifiées et des perturbations initiales arbitrairement petites peuvent déstabiliser les solutions WKB en temps très court. Dans le cas instable, nous observons que les résonances correspondent à des fréquences faiblement hyperboliques ; l'analyse de l'amplification se base sur une formule de représentation de Duhamel en temps court pour les solutions d'équations pseudo-différentielles d'ordre zéro. Nous illustrons nos résultats par des systèmes de Klein-Gordon couplés, et des sytèmes décrivant les amplifications Raman et Brillouin.

We show that a simple Levi compatibility condition determines stability of WKB solutions to semilinear hyperbolic initial-value problems issued from highly-oscillating initial data with large amplitudes. The compatibility condition involves the hyperbolic operator, the fundamental phase associated with the initial oscillation, and the semilinear source term ; it states roughly that hyperbolicity is preserved around resonances. If the compatibility condition is satisfied, the solutions are defined over time intervals independent of the wavelength, and the associated WKB solutions are stable under a large of initial perturbations. If the compatibility condition is not satisfied, resonances are exponentially amplified, and arbitrarily small initial perturbations can destabilize the WKB solutions in small time. In the unstable case, the key observation is that resonances correspond to weakly hyperbolic frequencies ; the amplification proof then relies on a short-time Duhamel representation formula for solutions of zeroth-order pseudo-differential equations. Our examples include coupled Klein-Gordon systems, and systems describing Raman and Brillouin instabilities.

High-frequency oscillations, hyperbolic systems, resonances, Duhamel representation, pseudo-differential operators, Klein-Gordon systems, Raman amplification, Brillouin amplification.

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