Existence and Uniqueness to the Cauchy Problem for Linear and Semilinear Parabolic Equations with Local Conditions

We consider the Cauchy problem in R for a class of semilinear parabolic partial differential equations that arises in some stochastic control problems. We assume that the coefficients are unbounded and locally Lipschitz, not necessarily differentiable, with continuous data and local uniform ellipticity. We construct a classical solution by approximation with linear parabolic equations. The linear equations involved can not be solved with the traditional results. Therefore, we construct a classical solution to the linear Cauchy problem under the same hypotheses on the coefficients for the semilinear equation. Our approach is using stochastic differential equations and parabolic differential equations in bounded domains. Finally, we apply the results to a stochastic optimal consumption problem. Résumé. Nous considérons le problème de Cauchy dans R pour une classe d’équations aux dérivées partielles paraboliques semi linéaires qui se pose dans certains problèmes de contrôle stochastique. Nous supposons que les coefficients ne sont pas bornés et sont localement Lipschitziennes, pas nécessairement différentiables, avec des données continues et ellipticité local uniforme. Nous construisons une solution classique par approximation avec les équations paraboliques linéaires. Les équations linéaires impliquées ne peuvent être résolues avec les résultats traditionnels. Par conséquent, nous construisons une solution classique au problème de Cauchy linéaire sous les mêmes hypothèses sur les coefficients pour l’équation semi-linéaire. Notre approche utilise les équations différentielles stochastiques et les équations différentielles paraboliques dans les domaines bornés. Enfin, nous appliquons les résultats à un problème stochastique de consommation optimale. Introduction In the Theory of Stochastic Control, one of the techniques for studying the value function is the Dynamic Programming Principle and the Hamilton-Jacobi-Bellman equations (HJB equations). Generally, HJB equations are nonlinear partial differential equations. In many interesting problems (see e.g. [42], [37], [19], [9], [28], [29] and [39]) the HJB equation can be reduced to an equation of the form