After a general introduction about the regularization by noise phenomenon in the degenerate setting, the first part of this thesis focuses at establishing the Schauder estimates, a useful analytical tool to prove also the well-posedness of stochastic differential equations (SDEs), for two different classes of Kolmogorov equations under a weak Hörmander-like condition, whose coefficients lie in suitable anisotropic Hölder spaces with multi-indices of regularity. The first class considers a nonlinear system controlled by a symmetric ⍺-stable operator acting only on some components. Our method of proof relies on a perturbative approach based on forward parametrix expansions through Duhamel-type formulas. Due to the low regularizing properties given by the degenerate setting, we also exploit some controls on Besov norms, in order to deal with the non-linear perturbation. As an extension of the first one, we also present Schauder estimates associated with a degenerate Ornstein-Uhlenbeck operator driven by a larger class of ⍺-stable-like operators, like the relativistic or the Lamperti stable one. The proof of this result relies instead on a precise analysis of the behaviour of the associated Markov semigroup between anisotropic Hölder spaces and some interpolation techniques. Exploiting a backward parametrix approach, the second part of this thesis aims at establishing the well-posedness in a weak sense of a degenerate chain of SDEs driven by the same class of ⍺-stable-like processes, under the assumptions of the minimal Hölder regularity on the coefficients. As a by-product of our method, we also present Krylov-type estimates of independent interest for the associated canonical process. Finally, we emphasize through suitable counter-examples that there exists indeed an (almost) sharp threshold on the regularity exponents ensuring the weak well-posedness for the SDE. In connection with some mechanical applications for kinetic dynamics with friction, we conclude by investigating the stability of second-order perturbations for degenerate Kolmogorov operators in Lp and Hölder norms.

Dopo un'introduzione generale sul fenomeno della regolarizzazione attraverso rumore in un contesto degenere, la prima parte di questa tesi si concentra nello stabilire le stime di Schauder, un strumento analitico utile per dimostrare anche il carattere ben posto di equazioni differenziali stocastiche (EDS), per due classi di equazioni di Kolmogorov sotto una condizione di tipo Hörmander debole, i cui coefficienti giacciono in opportuni spazi di Hölder anisotropi con multi-indici di regolarità. La prima classe considera un sistema non lineare controllato da un operatore simmetrico ⍺-stabile che agisce solo su alcune componenti. Il nostro metodo di dimostrazione si basa su un approccio perturbativo basato su espansioni della parametrice progressiva tramite formule di tipo Duhamel. A causa delle scarse proprietà regolarizzanti date dal contesto degenere, sfruttiamo anche alcuni controlli sulle norme di Besov, per trattare la perturbazione non lineare. Come estensione del primo modello, presentiamo anche delle stime di Schauder associate a un operatore di Ornstein-Uhlenbeck degenere guidato da una classe più ampia di operatori di tipo quasi-stabile, come quello stabile relativistico o quello di Lamperti. La dimostrazione di questo risultato si basa invece su un'analisi precisa del comportamento del semigruppo di Markov corrispondente tra spazi di Hölder anisotropici e alcune tecniche di interpolazione. Sfruttando un approccio della parametrice retrograda, la seconda parte di questa tesi cerca di stabilire il carattere ben posto in senso debole per una catena degenere di EDS guidate dalla stessa classe di processi quasi-stabili, sotto le assunzioni di regolarità di Hölder minime per i coefficienti. Come corollario del nostro metodo, presentiamo anche stime di tipo Krylov di interesse indipendente per il processo canonico sottostante. Infine, sottolineiamo attraverso opportuni controesempi che esiste effettivamente una soglia (quasi) ottimale sugli esponenti di regolarità che garantiscono il carattere ben posto debole per l'EDS. In relazione ad alcune applicazioni meccaniche per delle dinamiche cinetiche con attrito, concludiamo studiando la stabilità delle perturbazioni del secondo ordine per operatori degeneri di Kolmogorov nelle norme Lp e Hölder.

(2021). Regolarizzazione debole attraverso rumore di Lévy degenere e sue applicazioni. (Tesi di dottorato, Università degli Studi di Milano-Bicocca, 2021).

Regolarizzazione debole attraverso rumore di Lévy degenere e sue applicazioni

MARINO, LORENZO
2021

Abstract

After a general introduction about the regularization by noise phenomenon in the degenerate setting, the first part of this thesis focuses at establishing the Schauder estimates, a useful analytical tool to prove also the well-posedness of stochastic differential equations (SDEs), for two different classes of Kolmogorov equations under a weak Hörmander-like condition, whose coefficients lie in suitable anisotropic Hölder spaces with multi-indices of regularity. The first class considers a nonlinear system controlled by a symmetric ⍺-stable operator acting only on some components. Our method of proof relies on a perturbative approach based on forward parametrix expansions through Duhamel-type formulas. Due to the low regularizing properties given by the degenerate setting, we also exploit some controls on Besov norms, in order to deal with the non-linear perturbation. As an extension of the first one, we also present Schauder estimates associated with a degenerate Ornstein-Uhlenbeck operator driven by a larger class of ⍺-stable-like operators, like the relativistic or the Lamperti stable one. The proof of this result relies instead on a precise analysis of the behaviour of the associated Markov semigroup between anisotropic Hölder spaces and some interpolation techniques. Exploiting a backward parametrix approach, the second part of this thesis aims at establishing the well-posedness in a weak sense of a degenerate chain of SDEs driven by the same class of ⍺-stable-like processes, under the assumptions of the minimal Hölder regularity on the coefficients. As a by-product of our method, we also present Krylov-type estimates of independent interest for the associated canonical process. Finally, we emphasize through suitable counter-examples that there exists indeed an (almost) sharp threshold on the regularity exponents ensuring the weak well-posedness for the SDE. In connection with some mechanical applications for kinetic dynamics with friction, we conclude by investigating the stability of second-order perturbations for degenerate Kolmogorov operators in Lp and Hölder norms.
PALLARA, DIEGO
PRIOLA, ENRICO
KOHATSU-HIGA, ARTURO
equazioni differenzi; soluzioni deboli; equazioni degeneri; Stime di Schauder; Processi di Lévy
Ill posed ODEs; weak solutions; degenerate equations; Schauder estimates; Processi di Lévy
MAT/06 - PROBABILITA E STATISTICA MATEMATICA
1-ott-2021
MATEMATICA
35
2020/2021
ÉCOLE POLYTECHNIQUE UNIVERSITÉ PARIS-SACLAY
open
(2021). Regolarizzazione debole attraverso rumore di Lévy degenere e sue applicazioni. (Tesi di dottorato, Università degli Studi di Milano-Bicocca, 2021).
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10281/330542
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