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一类具有Dirichlet边界条件的半正问题正解的研究

2021-05-13符谦

科技风 2021年13期

摘 要:本文利用上下解法,研究了半正问题:-Δu=λm(x)(f(u)-k)+n(u),

u=0,x∈Ω,

x∈Ω,正解的存在性问题,其中ΩRN(N1)是光滑有界的,m:Ω→R是可变号的函数,n:[0,+SymboleB@

)→(-SymboleB@

,0],参数λ,k>0,f在无穷远处满足次线性条件且f(0)=0,证明了对于某些范围的λ,只要M的负部适当的小,则该方程存在一个正解。

关键词:上下解法;半正问题;正解;Dirichlet边界

中图分类号:O175.25  文献标识码:A

1 绪论及主要结果

本文研究了半正问题:

-Δu=λm(x)(f(u)-k)+n(u),

u=0, x∈Ω,

x∈Ω,(1.1)

其中ΩRN(N1)是光滑有界的,参数λ,k>0,且m:Ω→R是可变号的函数,n:[0,+SymboleB@

)→(-SymboleB@

,0],这里我们讨论这种情况:f∈C([0,+SymboleB@

)),f(0)=0,f0。

半正问题的应用非常广泛,见文献[1—4]及其参考文献,通过阅读参考文献我们发现证明方程(1)正解的存在性是很不容易的,由于强极值原理在这里是不适用的。事实上,即使是通过标准的变分法理论研究方程(1)的非负解也是不清楚的,即使要求m0。

而对于m≡1的情况,我们可以参考文献[1]、[5]。另一方面,在文献[6]中,U.kaufmann和H.Ramos Quoirin利用上下解法研究了方程:

-Δu=λm(x)(f(u)-k),

u=0, x∈Ω,

x∈Ω,(1.2)

得到了几个比较重要的定理。本人在阅读相关参考文献的过程中,发现我们可以将方程(1.2)的形式推广到方程(1.1),这在我们的实际生活背景中有着更加实际的物理背景,尤其是在物理机械系统,控制理论等方面,因此研究这个方程是有意义且必要的。通过对方程(1.1)的研究,我们得到了下面的定理。

记P0为C10(Ω)中正锥的内部,即:

P0:=u∈C1(Ω)|u>0(x∈Ω),u=0且uν<0(x∈Ω)

其中ν是指向Ω的单位外法向量。

记M(x,u(x)):=m(x)+n(u(x)),M+:=max(M,0),M-:=max(-M,0)则有M=M+-M-。

下面给出我们的主要结论:

定理 1.1令M∈LSymboleB@

(Ω),f:[0,SymboleB@

)→[0,SymboleB@

)是连续函数且有f(0)=0,n:[0,SymboleB@

)→(-SymboleB@

,0]。

假设对一些0

f(s)sp=1,那么当‖M-‖LSymboleB@

(Ω)充分小时,存在λ0>0,使得对λλ0,方程(1.1)有一個正解uλ∈P0。此外,limλ→SymboleB@

x∈Ωuλ(x)=SymboleB@

。

更具体来说,定理1.1中M-足够小的条件应该保持在M+上,它必须使得,对一些δ>0,方程:

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