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一类非线性Hilfer分数阶微分耦合系统正解的存在性

2021-04-15甘亦苗侯成敏

黑龙江大学自然科学学报 2021年1期
关键词:易知微分导数

甘亦苗, 侯成敏

(延边大学 理学院,延吉133002)

0 引 言

分数阶微分方程在科学与工程学中应用广泛,如物理、生物、化学和电子等[1-3]。带有边值问题的耦合系统在众多的领域上取得了重大成就[4-6],在处理正解的存在唯一性上方法多样[6-7]。Hilfer型分数阶导数是广义的Riemann-Liouville分数阶导数,其包含Riemann-Liouville和Caputo分数阶导数两种情形[1],此类导数可以应用于玻璃成型材料中介电驰豫的理论模型[9]。

本文研究高阶的非线性耦合Hilfer分数阶微分系统的正解的存在性:

式中:是Dα1,β0+,Dα2,β0+为Hilfer分数阶导数,n,m为正整数n-1<α1<n,m-1<α2<m,0≤β≤1,p,q∈ℕ,λ1,λ2∈ℝ+,ai∈ℝ(i=1,2,…p),bi∈ℝ(i=1,2,…q)且,0<ξ1<…<ξp<1,0<η1<η2<…<1,fj(j=1,2)为连续函数。

许多文献在研究方程的解时,设fj是非负的或者单调的([5,7,10]),为了使文章更具有一般性,本文不做以上假设,并且利用换元法和Guo-Krasnosel’skii不动点定理证明正解的存在性。

1 预备知识和相关引理

有唯一的解:

其中

证明完毕。

根据引理4,易知问题(1)和问题(2)的解为:

其中

2 主要成果

3 一个例子

这就意味着(H1)和(H2)成立。由定理1可得,问题(49)和(50)至少存在一个正解。

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