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带有变系数的二阶脉冲微分方程的正解

2021-11-04李海艳

平顶山学院学报 2021年5期
关键词:定义

李海艳

(成都锦城学院 通识教育学院,四川 成都 611731)

0 引言

脉冲微分方程是数学领域的一个重要分支.有关非线性脉冲微分方程边值问题解的问题,很多学者对其进行了研究[1],这些文献中涉及的方法很多,包括上下解方法、单调迭代技术、锥上的不动点定理、Leray-Schaudar原理等.此外,二阶脉冲微分方程的边值问题已经被广为研究[2],但在这些文章中,作者总是假设非线性项f与一阶导数x′(t)无关,或者非线性方程中不含h(t).

笔者讨论了如下边值问题(BVP):

(1)

笔者讨论了一类二阶脉冲微分方程的三点边值问题,利用不动点指数理论获得该问题正解的存在性定理,建立了一些该问题存在正解的充分条件.

1 预备知识

为了方便,笔者列出一些定义、注解和已知的结论.

令J0=[t0,t1],Jk=(tk,tk+1],k=1,2,…,m,t0=0,tm+1=1.PC[J,R]={xJ→R|x(t),当t≠tk时连续,存在,且当t≠tk时连续,存在,且引入范数

显然,PC[J,R]在‖·‖PC下构成一个Banach空间,PC1[J,R]在‖·‖下构成一个banach空间.

记PW[J,R]={x∈PC[J,R]|x′(t)在每个区间Jk的任意子集上绝对连续,k=1,2,…,m}.

定义1x称为BVP(1)的一个正解,若x∈PW[J,R],x(t)>0,t∈J,且满足(1).

引理1[3]H⊂PC1[J,R]是相对紧集的充分必要条件为H中的诸函数x(t)及其导函数x′(t)都在J上一致有界且在每个Jk(k=1,2,…,m)上等度连续.

1) 如果‖x‖≤‖Tx‖,对x∈∂Ωρ,那么i(T,Ωρ,P)=0;

2) 如果‖x‖≥‖Tx‖,对x∈∂Ωρ,那么i(T,Ωρ,P)=1.

引理3 设x∈PW[J,R]满足:

则

引理4 设x∈PW[J,R]是BVP(1)的解,当且仅当x∈PC1[J,R]是下面脉冲积分方程的解.

其中

经计算可得:

由于xJ→R+,x″(t)=-h(t)f(t,x(t),x′(t))≤0 ,可知x(t)在[0,1]上是凹的.令K={x∈P|x是凹的且其中γ如上所给.显然P是E上的一个锥,K是P的一个子集.令Kr={x∈PC1[J,R]|‖x‖0.

定义算子TP→K,

笔者给出下面的假设:

(H1)假设对任意的r,r′>0,存在φ(t)∈L∞[0,1],使得f(·,x1,x2)≤lφ(t),其中(x1,x2)∈[0,r]×[0,r′],l=max{r,r′},t∈[0,1].

其中,λ>0为一常数,

(H3)假设存在常数l0和b,其中

使得

为了方便,记

其中c>0,J=[0,1].

引理6 假设(H1)、(H2)成立,那么TP→K……

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