<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="research-article" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">Contemporary Mathematics. Fundamental Directions</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Contemporary Mathematics. Fundamental Directions</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Современная математика. Фундаментальные направления</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">2413-3639</issn><issn publication-format="electronic">2949-0618</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">27890</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.22363/2413-3639-2021-67-1-130-191</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>Articles</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>Статьи</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">Averaging of Higher-Order Parabolic Equations with Periodic Coefficients</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Усреднение параболических уравнений высокого порядка с периодическими коэффициентами</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Miloslova</surname><given-names>A. A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Милослова</surname><given-names>А. А.</given-names></name></name-alternatives><email>st010144@student.spbu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Suslina</surname><given-names>T. A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Суслина</surname><given-names>Т. А.</given-names></name></name-alternatives><email>t.suslina@spbu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Saint Petersburg State University</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Санкт-Петербургский государственный университет</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2021-12-15" publication-format="electronic"><day>15</day><month>12</month><year>2021</year></pub-date><volume>67</volume><issue>1</issue><issue-title xml:lang="en">Partial Differential Equations</issue-title><issue-title xml:lang="ru">Дифференциальные уравнения с частными производными</issue-title><fpage>130</fpage><lpage>191</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2021-10-23"><day>23</day><month>10</month><year>2021</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2021, Contemporary Mathematics. Fundamental Directions</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2021, Современная математика. Фундаментальные направления</copyright-statement><copyright-year>2021</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Contemporary Mathematics. Fundamental Directions</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Современная математика. Фундаментальные направления</copyright-holder><ali:free_to_read xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/"/><license><ali:license_ref xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/">https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.en</ali:license_ref></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journals.rudn.ru/CMFD/article/view/27890">https://journals.rudn.ru/CMFD/article/view/27890</self-uri><abstract xml:lang="en"><p>In <italic>L<sub>2</sub></italic>(R<italic><sup>d</sup></italic>;C<italic><sup>n</sup></italic>), we consider a wide class of matrix elliptic operators <italic>A<sub>ε</sub></italic> of order <italic>2p</italic> (where <italic>p≥2</italic>) with periodic rapidly oscillating coefficients (depending on x/<italic>ε</italic>). Here <italic>ε &gt; 0</italic> is a small parameter. We study the behavior of the operator exponent <italic>e<sup>-Aετ</sup></italic> for <italic>τ</italic> &gt; 0 and small <italic>ε</italic>. We show that the operator <italic>e<sup>-Aετ</sup></italic> converges as<italic> ε → 0</italic> in the operator norm in <italic>L<sub>2</sub></italic>(R<italic><sup>d</sup></italic>;C<italic><sup>n</sup></italic>) to the exponent <italic>e<sup>-A0τ</sup></italic> of the effective operator <italic>A<sup>0</sup></italic>. Also we obtain an approximation of the operator exponent <italic>e<sup>-Aετ</sup></italic> in the norm of operators acting from <italic>L<sub>2</sub></italic>(R<italic><sup>d</sup></italic>;C<italic><sup>n</sup></italic>) to the Sobolev space <italic>H<sup>p</sup></italic>(R<italic><sup>d</sup></italic>; C<italic><sup>n</sup></italic>). We derive estimates of errors of these approximations depending on two parameters: <italic>ε</italic> and <italic>τ</italic>. For a fixed <italic>τ &gt; 0</italic> the errors have the exact order <italic>O(ε).</italic> We use the results to study the behavior of a solution of the Cauchy problem for the parabolic equation <italic>∂<sub>τ</sub></italic><bold>u</bold><italic><sub>ε</sub></italic>(x,<italic>τ</italic>)= -(<italic>A<sub>ε</sub></italic> <bold>u</bold><italic><sub>ε</sub></italic>)(x,<italic>τ</italic>)+<bold>F</bold>(x,<italic>τ</italic>) in R<italic><sup>d</sup></italic>.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p>В <italic>L<sub>2</sub></italic>(R<italic><sup>d</sup></italic>;C<italic><sup>n</sup></italic>) рассматривается широкий класс матричных эллиптических операторов <italic>A<sub>ε</sub></italic> порядка <italic>2p</italic> (где <italic>p≥2</italic>) с периодическими быстро осциллирующими коэффициентами (зависящими от x/<italic>ε</italic>). Здесь <italic>ε &gt; 0</italic> - малый параметр. Изучается поведение операторной экспоненты<italic> e<sup>-Aετ</sup></italic> при<italic> τ &gt; 0</italic> и малом <italic>ε</italic>. Показано, что при <italic>ε → 0</italic> оператор <italic>e<sup>-Aετ</sup> </italic>сходится по операторной норме в <italic>L<sub>2</sub></italic>(R<italic><sup>d</sup></italic>;C<italic><sup>n</sup></italic>) к экспоненте <italic>e<sup>-A0τ</sup></italic> от эффективного оператора <italic>A<sup>0</sup></italic>. Получена также аппроксимация операторной экспоненты <italic>e<sup>-Aετ</sup></italic> по норме операторов, действующих из <italic>L<sub>2</sub></italic>(R<italic><sup>d</sup></italic>;C<italic><sup>n</sup></italic>) в пространство Соболева <italic>H<sup>p</sup></italic>(R<italic><sup>d</sup></italic>; C<italic><sup>n</sup></italic>). Установлены оценки погрешностей найденных приближений, зависящие от двух параметров:<italic> ε</italic> и <italic>τ</italic>. При фиксированном<italic> τ &gt; 0</italic> погрешности имеют точный порядок <italic>O(ε)</italic>. Результаты применяются к вопросу о поведении решения задачи Коши для параболического уравнения <italic>∂<sub>τ</sub></italic><bold>u</bold><italic><sub>ε</sub></italic>(x,<italic>τ</italic>)= -(<italic>A<sub>ε</sub></italic> <bold>u</bold><italic><sub>ε</sub></italic>)(x,<italic>τ</italic>)+<bold>F</bold>(x,<italic>τ</italic>) в R<italic><sup>d</sup></italic>.</p></trans-abstract><funding-group/></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><mixed-citation>Бахвалов Н. С., Панасенко Г. П. Осреднение процессов в периодических средах. - М.: Наука, 1984.</mixed-citation></ref><ref id="B2"><label>2.</label><mixed-citation>Бирман М. Ш., Суслина Т. А. Периодические дифференциальные операторы второго порядка. Пороговые свойства и усреднения// Алгебра и анализ. - 2003. - 15, № 5. - С. 1-108.</mixed-citation></ref><ref id="B3"><label>3.</label><mixed-citation>Бирман М. Ш., Суслина Т. А. Пороговые аппроксимации резольвенты факторизованного самосопряженного операторного семейства с учетом корректора// Алгебра и анализ. - 2005. - 17, № 5. - С. 69-90.</mixed-citation></ref><ref id="B4"><label>4.</label><mixed-citation>Бирман М. Ш., Суслина Т. А. Усреднение периодических эллиптических дифференциальных операторов с учетом корректора// Алгебра и анализ. - 2005. - 17, № 6. - С. 1-104.</mixed-citation></ref><ref id="B5"><label>5.</label><mixed-citation>Бирман М. Ш., Суслина Т. А. Усреднение периодических дифференциальных операторов с учетом корректора. Приближение решений в классе Соболева H1(Rd)// Алгебра и анализ. - 2006. - 18, № 6. - С. 1-130.</mixed-citation></ref><ref id="B6"><label>6.</label><mixed-citation>Василевская Е. С. Усреднение параболической задачи Коши с периодическими коэффициентами при учете корректора// Алгебра и анализ. - 2009. - 21, № 1. - С. 3-60.</mixed-citation></ref><ref id="B7"><label>7.</label><mixed-citation>Вениаминов Н. А. Усреднение периодических дифференциальных операторов высокого порядка// Алгебра и анализ. - 2010. - 22, № 5. - С. 69-103.</mixed-citation></ref><ref id="B8"><label>8.</label><mixed-citation>Жиков В. В. Об операторных оценках в теории усреднения// Докл. РАН. - 2005. - 403, № 3. - С. 305-308.</mixed-citation></ref><ref id="B9"><label>9.</label><mixed-citation>Жиков В. В., Козлов С. М., Олейник О. А. Усреднение дифференциальных операторов. - М.: Наука, 1993.</mixed-citation></ref><ref id="B10"><label>10.</label><mixed-citation>Жиков В. В., Пастухова С. Е. Об операторных оценках в теории усреднения// Усп. мат. наук. - 2016. - 71, № 3. - С. 27-122.</mixed-citation></ref><ref id="B11"><label>11.</label><mixed-citation>Като Т. Теория возмущений линейных операторов. - М.: Мир, 1972.</mixed-citation></ref><ref id="B12"><label>12.</label><mixed-citation>Кукушкин А. А., Суслина Т. А. Усреднение эллиптических операторов высокого порядка с периодическими коэффициентами// Алгебра и анализ. - 2016. - 28, № 1. - С. 89-149.</mixed-citation></ref><ref id="B13"><label>13.</label><mixed-citation>Пастухова С. Е. Операторные оценки усреднения для эллиптических уравнений четвертого порядка// Алгебра и анализ. - 2016. - 28, № 2. - С. 204-226.</mixed-citation></ref><ref id="B14"><label>14.</label><mixed-citation>Пастухова С. Е. L2-аппроксимации резольвенты в усреднении эллиптических операторов высокого порядка// Пробл. мат. анализа. - 2020. - 107. - С. 113-132.</mixed-citation></ref><ref id="B15"><label>15.</label><mixed-citation>Пастухова С. Е. L2-аппроксимации резольвенты в усреднении эллиптических операторов четвертого порядка// Мат. сб. - 2021. - 212, № 1. - С. 119-142.</mixed-citation></ref><ref id="B16"><label>16.</label><mixed-citation>Санчес-Паленсия Э. Неоднородные среды и теория колебаний. - М.: Мир, 1984.</mixed-citation></ref><ref id="B17"><label>17.</label><mixed-citation>Слоущ В. А., Суслина Т. А. Усреднение эллиптического оператора четвертого порядка с периодическими коэффициентами при учете корректоров// Функц. анализ и его прилож. - 2020. - 54, № 3. - С. 94-99.</mixed-citation></ref><ref id="B18"><label>18.</label><mixed-citation>Слоущ В. А., Суслина Т. А. Усреднение эллиптического оператора четвертого порядка с периодическими коэффициентами// В сб.: «Сборник материалов международной конференции КРОМШ-2020». - Симферополь: «Полипринт», 2020. - С. 186-188.</mixed-citation></ref><ref id="B19"><label>19.</label><mixed-citation>Слоущ В. А., Суслина Т. А. Пороговые аппроксимации резольвенты полиномиального неотрицательного операторного пучка// Алгебра и анализ. - 2021. - 33, № 2. - С. 233-274.</mixed-citation></ref><ref id="B20"><label>20.</label><mixed-citation>Суслина Т. А. Об усреднении периодических параболических систем// Функц. анализ и его прилож. - 2004. - 38, № 4. - С. 86-90.</mixed-citation></ref><ref id="B21"><label>21.</label><mixed-citation>Суслина Т. А. Усреднение эллиптических операторов с периодическими коэффициентами в зависимости от спектрального параметра// Алгебра и анализ. - 2015. - 27, № 4. - С. 87-166.</mixed-citation></ref><ref id="B22"><label>22.</label><mixed-citation>Bensoussan A., Lions J. L., Papanicolaou G. Asymptotic analysis for periodic structures. - Amsterdam- New York: North Holland Publishing Co., 1978.</mixed-citation></ref><ref id="B23"><label>23.</label><mixed-citation>Meshkova Yu. M. Note on quantitative homogenization results for parabolic systems in Rd// J. Evol. Equ. - 2020. - DOI 10.1007/s00028-020-00600-2.</mixed-citation></ref><ref id="B24"><label>24.</label><mixed-citation>Pastukhova S. E. Estimates in homogenization of higher-order elliptic operators// Appl. Anal. - 2016. - 95, № 7. - С. 1449-1466.</mixed-citation></ref><ref id="B25"><label>25.</label><mixed-citation>Suslina T. A. Homogenization of a periodic parabolic Cauchy problem// В сб.: «Nonlinear Equations and Spectral Theory». - Providence: Amer. Math. Soc., 2007. - С. 201-233.</mixed-citation></ref><ref id="B26"><label>26.</label><mixed-citation>Suslina T. A. Homogenization of a periodic parabolic Cauchy problem in the Sobolev space H1(Rd)// Math. Model. Nat. Phenom.- 2010.- 5, № 4. - С. 390-447.</mixed-citation></ref><ref id="B27"><label>27.</label><mixed-citation>Suslina T. A. Homogenization of the higher-order Schro¨ dinger-type equations with periodic coefficients// В сб.: «Partial Differential Equations, Spectral Theory, and Mathematical Physics. The Ari Laptev Anniversary Volume». - EMS Publishing House, 2021 (to appear). - arXiv: 2011.13382.</mixed-citation></ref><ref id="B28"><label>28.</label><mixed-citation>Zhikov V. V., Pastukhova S. E. On operator estimates for some problems in homogenization theory// Russ. J. Math. Phys. - 2005. - 12, № 4. - С. 515-524.</mixed-citation></ref><ref id="B29"><label>29.</label><mixed-citation>Zhikov V. V., Pastukhova S. E. Estimates of homogenization for a parabolic equation with periodic coefficients// Russ. J. Math. Phys. - 2006. - 13, № 2. - С. 224-237.</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
