<?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">51530</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.22363/2413-3639-2026-72-1-24-34</article-id><article-id pub-id-type="edn">TICEMV</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">Existence of the spiral strategies for blocking fire spreading</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Существование спиральных стратегий для блокирования распространения огня</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-7886-3285</contrib-id><contrib-id contrib-id-type="scopus">6603954512</contrib-id><contrib-id contrib-id-type="researcherid">AAC-6123-2021</contrib-id><contrib-id contrib-id-type="spin">8421-6093</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Bianchini</surname><given-names>S.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Бьянкини</surname><given-names>С.</given-names></name></name-alternatives><email>bianchin@sissa.it</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib></contrib-group><aff id="aff1"><institution>S.I.S.S.A</institution></aff><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2026-07-14" publication-format="electronic"><day>14</day><month>07</month><year>2026</year></pub-date><volume>72</volume><issue>1</issue><issue-title xml:lang="en">Differential and Functional Differential Equations</issue-title><issue-title xml:lang="ru">Дифференциальные и функционально-дифференциальные уравнения</issue-title><fpage>24</fpage><lpage>34</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2026-07-29"><day>29</day><month>07</month><year>2026</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2026, Bianchini S.</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2026, Бьянкини С.</copyright-statement><copyright-year>2026</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Bianchini S.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Бьянкини С.</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/4.0</ali:license_ref></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journals.rudn.ru/CMFD/article/view/51530">https://journals.rudn.ru/CMFD/article/view/51530</self-uri><abstract xml:lang="en"><p>In this work, we study the problem on blocking fire by constructing a wall $\zeta$ whose shape is spiral-like. This is supposed to be the best strategy in the case where a single firefighter is constructing the wall with a finite construction speed $\sigma$: the barriers that satisfy this restriction on the construction speed are called admissible. We prove a sharp version of Bressan's Fire Conjecture [5] in this case, i.e. when admissible barriers are spiral-like curves: namely, there exists a spiral-like barrier confining the fire in a bounded domain of $R^2$ if and only if the speed of construction of the barrier $\sigma$ is strictly larger than a critical speed $\bar \sigma = 2,614\ldots$ The existence of confining spiral barriers for $\sigma &gt; \bar \sigma$ is already known [7,15], while we concentrate on the negative side, i.e. if $\sigma \leq \bar \sigma,$ then no admissible spiral blocks the fire. The proof of these results relies on: </p>&#13;
<ol>&#13;
<li>the precise definition of a spiral barrier and its representation;</li>&#13;
<li>the analysis of saturated spiral barriers as a Retarded Differential Equation (RDE) in the spirit of [15];</li>&#13;
<li>the equivalent reformulation of the conjecture as a minimum problem of a functional for a prescribed functional;</li>&#13;
<li>the construction of the optimal closing spiral;</li>&#13;
<li>the analysis of a differentiable path of admissible spirals along which the functional is differentiable, and in particular increasing when moving from the optimal spiral to any other one (homotopy argument). </li>&#13;
</ol>&#13;
<p>Due to the complexity of the solution, the evaluation of the quantities needed to prove that the functional is increasing is performed numerically.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p>В данной работе мы рассматриваем проблему блокирования огня путем строительства стены <span class="math">\( \zeta, \)</span> имеющей спиралевидную форму. Предполагается, что это наилучшая стратегия в случае, когда один пожарный строит стену с конечной скоростью строительства <span class="math">\( \sigma \)</span>: барьеры, удовлетворяющие этому ограничению скорости строительства, называются допустимыми. В этом случае мы доказываем точную версию гипотезы Брессана о пожаре [5], т. е. когда допустимые барьеры представляют собой спиралевидные кривые: а именно, спиралевидный барьер, ограничивающий огонь в ограниченной области <span class="math">\( R^2, \)</span> существует тогда и только тогда, когда скорость построения барьера <span class="math">\( \sigma \)</span> строго больше критической скорости <span class="math">\( \bar \sigma = 2,614\ldots \)</span> Существование ограничивающих спиральных барьеров при <span class="math">\( \sigma &gt; \bar \sigma \)</span> уже известно [7,15]. В настоящей работе мы исследуем обратную ситуацию, т. е. если <span class="math">\( \sigma \leq \bar \sigma, \)</span> то никакая допустимая спираль не блокирует огонь. Доказательство этих результатов основано на:</p>&#13;
<ol>&#13;
<li>точном определении спирального барьера и его представлении;</li>&#13;
<li>анализе насыщенных спиральных барьеров как дифференциального уравнения с запаздыванием, следуя [15]; </li>&#13;
<li>эквивалентной переформулировке гипотезы как задачи минимизации функционала для заданного функционала;</li>&#13;
<li>построении оптимальной замыкающей спирали;</li>&#13;
<li>анализе дифференцируемого пути допустимых спиралей, вдоль которого функционал дифференцируем и, в частности, возрастает при переходе от оптимальной спирали к любой другой. </li>&#13;
</ol>&#13;
<p>Ввиду сложности решения, оценка величин, необходимых для доказательства возрастания функционала, выполняется численно.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>fire blocking</kwd><kwd>spiral barriers</kwd><kwd>Bressan fire conjecture</kwd><kwd>admissible strategies</kwd><kwd>delay differential equation</kwd><kwd>homotopy argument</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>блокирование пожара</kwd><kwd>спиральные барьеры</kwd><kwd>гипотеза Брессана</kwd><kwd>допустимые стратегии</kwd><kwd>дифференциальное уравнение с запаздыванием</kwd><kwd>аргумент гомотопии</kwd></kwd-group><funding-group/></article-meta><fn-group/></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><mixed-citation>Мышкис А.Д. Линейные дифференциальные уравнения с запаздывающим аргументом.- М.-Л.: ГИТТЛ, 1951.</mixed-citation></ref><ref id="B2"><label>2.</label><mixed-citation>Bianchini S., Zizza M. A case study in fire confinement problems // Препринт.</mixed-citation></ref><ref id="B3"><label>3.</label><mixed-citation>Bianchini S., Zizza M. Existence of spiral strategies for blocking fire spreading // ArXiv.- 2025.- 2508.05324 [math.AP]. -DOI: 10.48550/arXiv.2508.05324.</mixed-citation></ref><ref id="B4"><label>4.</label><mixed-citation>Bressan A. Differential inclusions and the control of forest fires // J. Differ. Equ. -2007.- 243.-С. 179-207 - DOI: 10.1016/j.jde.2007.03.009.</mixed-citation></ref><ref id="B5"><label>5.</label><mixed-citation>Bressan A. Prize offered for the solution of a dynamic blocking problem // Sites at Penn State. Alberto Bressan.-2011.- Режим доступа: https://bpb-us-e1.wpmucdn.com/sites.psu.edu/dist/c/168431/files/2023/07/prize2.pdf (дата обращения 24.03.2026).</mixed-citation></ref><ref id="B6"><label>6.</label><mixed-citation>Bressan A. Dynamic blocking problems for a model of fire propagation // В сб.: «Advances in Applied Mathematics, Modeling, and Computational Science». -Boston: Springer, 2013.- С. 11-40.- DOI: 10.1007/978-1-4614-5389-5_2.</mixed-citation></ref><ref id="B7"><label>7.</label><mixed-citation>Bressan A., Burago M., Friend A., Jou J. Blocking strategies for a fire control problem // Anal. Appl. - 2008.-6.- С. 229-246.-DOI: 10.1142/S0219530508001146.</mixed-citation></ref><ref id="B8"><label>8.</label><mixed-citation>Bressan A., Chiri M.T. On the regularity of optimal dynamic blocking strategies //Calc. Var. Partial Differ. Equ. - 2022.- 61, № 1.-36.-DOI: 10.1007/s00526-021-02148-6.</mixed-citation></ref><ref id="B9"><label>9.</label><mixed-citation>Bressan A., De Lellis C. Existence of optimal strategies for a fire confinement problem // Commun. Pure Appl. Math. -2009.- 62.- С. 789-830.- DOI: 10.1002/cpa.20271.</mixed-citation></ref><ref id="B10"><label>10.</label><mixed-citation>Bressan A., Wang T. Equivalent formulation and numerical analysis of a fire confinement problem // ESAIM Control Optim. Calc. Var.-2010.- 16.- С. 974-1001.-DOI: 10.1051/cocv/2009033.</mixed-citation></ref><ref id="B11"><label>11.</label><mixed-citation>Bressan A., Wang T. On the optimal strategy for an isotropic blocking problem // Calc. Var. Partial Differ. Equ. - 2012.- 45, № 1-2.- С. 125-145.- DOI: 10.1007/s00526-011-0453-4.</mixed-citation></ref><ref id="B12"><label>12.</label><mixed-citation>Bressan A., Wang T. Global necessary conditions for a dynamic blocking problem // ESAIM Control Optim. Calc. Var.- 2012.- 18.- С. 124-145.-DOI: 10.1051/cocv/2010053.</mixed-citation></ref><ref id="B13"><label>13.</label><mixed-citation>De Lellis C., Robyr R. Hamilton-Jacobi equation with obstacles // Arch. Ration. Mech. Anal.- 2011.- 200.- С. 1051-1073.-DOI: 10.1007/s00205-010-0382-y.</mixed-citation></ref><ref id="B14"><label>14.</label><mixed-citation>Hale J.K., Verduyn Lunel S.M.Introduction to Functional Differential Equations. -New York: Springer, 1993.-DOI: 10.1007/978-1-4612-4342-7.</mixed-citation></ref><ref id="B15"><label>15.</label><mixed-citation>Klein R., Langetepe E., Levcopoulos C., Lingas A., Schwarzwald B. On a fire fighter’s problem // Int. J. Found.Comput. Sci. -2019.-30, № 2. -С. 231-246.-DOI: 10.1142/S0129054119500023.</mixed-citation></ref><ref id="B16"><label>16.</label><mixed-citation>Fitzpatrick P.M., Royden H.I. Real Analysis.- New York: Prentice Hall, 2010.</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
