带有一般非线性项的分数阶薛定谔方程基态解的存在性
2022-01-21何毅陈梦若杨占英
何毅,陈梦若,杨占英
(中南民族大学 数学与统计学学院,武汉 430074)
1 相关介绍
考虑以下分数阶薛定谔方程:

其中m>0,N>2s,(-Δ)s,s∈(0,1)是分数阶拉普拉斯算子,f:R→R是连续函数.为了找到正解,假设当t<0时,f(t)=0.此外,需要以下条件:

注意到,对于s=1的情形,条件(f1)-(f3)最早是由文献[1]引入的.这些假设可以看作是由著名的Berestycki-Lions型条件[2-3]到具有临界增长的分数阶薛定谔方程的推广.
方程(1)是许多物理现象的模型,例如相变、守恒定律,特别是分数阶量子力学等[4].方程(1)由文献[5-6]提出,是经典非线性薛定谔方程s=1的推广,其中量子路径的布朗运动被Levy扩散过程替代.更多的物理背景参考文献[7].
近年来,分数阶薛定谔方程的研究吸引了众多数学家的广泛关注.文献[8-10]研究了分数阶薛定谔方程的自由边界问题,得到了一些正则性估计.文献[11-12]研究了全空间中分数阶薛定谔方程解的存在性、唯一性、对称性、正则性、极大值原理和定性性质.
注意到在条件(f1)~(f3)下,没有关于分数阶薛定谔方程正基态解存在性的结果.
为了处理非局部问题(1),本文利用文献[13]的延拓方法研究相应的延拓问题:

对应的泛函为:

受文献[14]的启发,将一般极小极大原理(文献[15]的定理2.8)应用于复合泛函:

构造有界的(PS)cm序列且当n→∞时,有Pm(ωn)→0,其中cm是泛函Im的山路值,并且Pm(ω)=0是方程(2)的Pohozaev恒等式.运用标准的集中紧的讨论,得到方程(2)基态解的存在性.
2 预备知识


分数阶Sobolev空间Hs(RN)定义为:

对于N>2s,从文献[17]的引理1可以知道:对于连续地嵌入到Lp(RN)中.
算子(-Δ)s(00}中通过Dirichlet-Neumann映射将方程(1)转化为一个局部问题.对于u∈Ds(RN),问题

的解ω∈X()称为u的……