二阶奇异方程范文(精选3篇)
二阶奇异方程 第1篇
关键词:奇异,边值问题,不动点指数,正解
1 预备知识
近年来, 非线性奇异多点边值问题正解的存在性得到了广泛深入地研究。文献[1]利用上下解的方法研究二阶边值问题
在f (t, x, y) 可变号但没有奇异性的条件下正解的存在性。受文献[1]的启发, 本文研究的是二阶边值问题
当f (t, x, y) 在x=0奇异时其正解的存在性。
令C1[0, 1]={x:[0, 1]R|x (t) ∈C[0, 1], x′ (t) ∈C[0, 1]}, 定义
(H1) f∈C ([0, 1] (0, +∞) (-∞, +∞) , (0, ∞) ) ,
(H2) f (t, x, y) a (t) [g (x) +h (x) ]q (|y|) , (t, x, y) ∈[0, 1] (0, ∞) (-∞, +∞) , a∈C ([0, 1], [0, +∞) ) , g∈C ( (0, +∞) , (0, +∞) ) , h∈C ([0, +∞) , [0, +∞) ) , q∈C ([0, +∞) , (0, +∞) ) 。而且g非增。
(H4) 对∀H>0, 存在一个函数ΨH (t) ∈C ( (0, 1) , (0, +∞) ) 及常数0β<1, 使得f (t, x, y) ≥ΨH (t) |y|β, ∀ (t, x, y) ∈ ([0, 1][0, H]R-{0}) 。
引理1[2] 设Ω为banach空间E中的一个有界开集, P是E中的一个锥, θ∈Ω, 且A:
对n∈N*和x∈P定义
αx (η) , t∈[0, 1],
其中
2 主要结果
定理1 假设 (H1) (H4) 成立, 则边值问题 (1) 至少存在一个非负解x0∈C1[0, 1], 且x0 (t) >0, t∈ (0, 1]。
证明 由 (H3) 及I, I-1的连续性知, 存在R>0, 使得
成立。取ε>0, 0<ε<R使得
取n0∈N*, 使得
若存在x∈P∩∂Ω1, n*∈N0及μ0∈ (0, 1], 使得x=μ0Tn*x, 则
进而存在t0∈ (0, 1) 使得x (t0) =‖x‖1>0, x′ (t0) =0并且x′ (t) >0, t∈[0, t0) , x′ (t) <0, t∈ (t0, 1]。
当t∈[0, t0) 时,
所以可以得到
从t到t0积分
即
从0至t0积分
即
当t∈ (t0, 1]时,
从t0至t积分
即
由式 (4) 、式 (5) 、式 (6) 可得
与R的选取矛盾, 即式 (3) 成立。由引理1知对任意的n∈N0, Tn在P∩Ω内存在一个不动点xn, 并且存在tn∈ (0, 1) 使得x (tn) =‖x‖1, 当t∈[0, tn) 时, x′n (t) >0, 当t∈ (tn, 1]时, x′n (t) <0。
由xn∈P∩Ω1知{xn}一致有界等度连续的, {x′n}是一致有界的, 下面证明{x′n}在[0, 1]上是等度连续的。
对任意0t1<t2<tn
从t1至t2积分可得
即对任意的t1, t2∈[0, tn) 有
同理对任意的t1, t2∈ (tn, 1]有
由积分的等度连续性和I, I-1的连续性知, 对任意ε>0的存在δ′>0, 使得当t1, t2∈[0, tn) , 0<|t1-t2|<δ′时, 有
当t1, t2∈ (tn, 1], 0<|t1-t2|<δ′时, 有
进而当0t1<tn<t21, 0<|t1-t2|<δ′时, 由式 (9) 、式 (10) 可得
|x′n (t1) -x′n (t2) |=|x′n (t1) -x′n (tn) +x′n (tn) -x′n (t2) |
|x′n (t1) -x′n (tn) |+|Dx′n (tn) -x′n (t2) |<ε (11)
同理当0t2<tn<t11, 0<|t1-t2|<δ′时,
由式 (9) 、式 (10) 、式 (11) 、式 (12) 可知{x′n}在[0, 1]上是等度连续的。
由Arzela-Ascoli定理知存在{xn}的一个收敛子列收敛到x0∈C1[0, 1] (不妨设为{x′n}本身) , 即
下面证明
通过对式 (13) 进行积分, 则可以得到
即
假设
(1) t0=0。当n充分大时
xn (1) -xn (η) = (α-1) xn (η) =
进而
于是
产生矛盾。
(2) 0<t01。此时
所以
由于
αxn (η) , t∈[0, 1],
由Lebesgue控制收敛定理可得
x0 (t) =∫
αx0 (η) , t∈[0, 1],
两边求导可得到x0为边值问题 (1) 的正解。
例子 考虑下列二阶三点边值问题
取
参考文献
[1]Khan R A.Generalized appoximations and rapid convergence of solu-tions of m-point boundary value problems.App.Math Com, 2007;188:1878—1890
[2] Lakshmikantham V, Bainov D D, Simeonov P S. Theory of impulsive differential equations. Singapore: World Scientific, 1989
[3] Erbe L H.Tang M.Existence and multiplicity of positive solutions to nonlinear boundary value problems. Diff Equat Dyn Syst, 1996;4:313—320
奇异超线性二阶边值问题的正解 第2篇
奇异超线性二阶边值问题的正解
在f满足超线性增长条件下,利用锥不动点指数研究了奇异超线性二阶边值问题y″+m2y=h(x)f(y),0<x<2π,m∈(0,(1)/(2)),y(0)-y(2π)=0,y′(0)-y′(2π)=λ>0的.正解和多个正解存在性,其中h在区间[0,2π]端点可以具有适当奇性.
作 者:孔令彬 张长海 作者单位:大庆石油学院,数学系,黑龙江,大庆,163318 刊 名:哈尔滨工业大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名:JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 年,卷(期):2003 35(3) 分类号:O175.8 关键词:奇异性 超线性 正解 锥 不动点指数一类二阶非线性差分方程的振动性质 第3篇
从解的渐近状态着手,将所述方程的所有非平凡解分成互不相交的`四类,应用分类讨论方法和分析方法,讨论了一类广泛的二阶非线性差分方程解的振动性质,建立了两个新的振动性定理,推广并改进了已有文献中的相关结果.
作 者:张全信 燕居让 ZHANG Quan-xin YAN Ju-rang 作者单位:张全信,ZHANG Quan-xin(滨州学院数学与信息科学系,山东滨州,256603)
燕居让,YAN Ju-rang(山西大学数学科学学院,太原,030006)