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一阶非线性时滞差分方程的线性化振动定理

2012-04-11赵香兰陈慧琴

关键词:振动

赵香兰,陈慧琴

(山西大同大学数学与计算机科学学院,山西大同 037009)

近些年来,许多专家学者对差分方程解的振动性、渐近性等做了大量的探讨,得到了一些很好的结果,如文献[1-4]。随着科学技术的不断发展与计算机的广泛应用,人们提出了许多由差分方程描述的数学模型,因而对非线性差分方程线性化振动性的讨论就显得非常必要,文献[4-5]研究了形如

的差分方程的线性化振动性。但对于中立型差分方程的线性化问题,尚较少见到结果。为此,本文讨论一类非线性中立型时滞差分方程

Δ(xn-pnxn-τ)+f(n,xn-k1,xn-k2,…,xn-km)=0,n∈N。其线性化差分方程为

其中τ,m为正整数,ki为非负整数,当n∈N时,pn> 0,qi(n)(i=1,2,…,m)非负,且不全为零。如果实数列{xn}满足方程(1),我们称{xn}为方程(1)的一个解;如果存在N∈N+,当n>N时,xn>0,我们称{xn}为方程(1)的一个最终正解;最终负解可类似定义。如果方程(1)的一个解{xn}既不是最终正解,也不是最终负解,则称此解为方程(1)的振动解;若方程(1)的所有解振动,则称方程(1)振动。

先考虑差分方程

与差分不等式

其中τ,m为正整数,ki为非负整数,当n∈N时,

且 f关于ui(i=1,2,…,m)非减。

引理 设(H1)有 N > 0,使得PN+kτ≤1,k≥0,若{xn}为方程(1)的最终正解,令zn=xn-pnxn-τ,则最终有 Δzn≤ 0,zn> 0。

此引理的证明类似文献[4]中的证明,此处省略其证明过程。

定理1 设引理中的条件成立,则方程(1)有最终正解的充要条件是不等式(2)有最终正解。

即方程(1)振动的充要条件是不等式(2)振动。

证明 方程(1)的最终正解显然是不等式(2)的最终正解。

设不等式(2)有最终正解{xn},由定义及引理知,有正整数M,使得n≥M- μ时,xn>0,xn-τ>0,从而有

这时由(2),得

对上式从n到∞求和,得

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