含参数的四阶微分方程Neumann边值问题的解

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本文主要研究含参数的四阶微分方程Neumann边值问题:{ u(4)(t)-ηu"(t)+ξu(t)=λf(t,u(f)),t∈[0,1],(1.1)u(0)=u(1)=u(0)=u(1)=0解的存在性和多解性,其中f∈C1([0,1]×R1,R1),ξ,η∈R1,λ∈R1+:=[0,∞]都是参数,且满足条件:0<ξ≤η2/4,η>-π2。本研究分四章:第一章为引言;第二章,我们介绍了一些预备知识,证明了一些引理;第三章为主要结论及其证明.首先,通过运用临界点理论得出了问题(1.1)在f关于u在无穷远点是次线性和渐近线性的情况下至少有一个解.然后利用Morse理论并结合局部环绕定理,进—步通过临界群的计算得出了问题(1.1)至少有两个非平凡解.传统上一般是间接地应用一些已有的结论,然后证明满足已有结论的条件.而我们是直接证明主要结论.最后为超线性问题主要结论的证明,完全运用Morse理论的方法得出了问题(1.1)在f关于u在无穷远点是超线性的情况下至少有一个非平凡解和无穷多个解;第四章,给出了一些简单的例子.在证明过程中,Morse不等式起了很重要的作用。  本研究主要运用K1/2和Morse理论.本文的创新之处在于研究了非线性项f在无穷远点是次线性,渐近线性或超线性的情况,并进一步证明了算子方程u=λKfu在C[0,1]中的解等价于算子方程v=λK1/2fK1/2v在L2[0,1]中的解,改进了[1]中结果.最后一个定理利用Morse理论证明了非线性项f在无穷远点是超线性的条件时问题(1.1)有无穷多个解,改进了[2]中方法。令λk=1/(k4π4+ηk2π2+ξ),k∈N∪{0}。总假设f满足下面的条件:f:[0,1]×R1→R1是连续的且对任意的t∈[0,1],f(t,0)=0,和fu,f在u上的一阶导数,对[0,1]×R1也是连续的.f:E→E定义为fu(t)=f(t,u(t)),t∈[0,1],u∈E=C[0,1]。定理1.1.假设下列条件成立:(H1) lim sup|u|→∞F(t,u)/u2<1/λ0,关于t∈[0,1]是一致的.则当λ∈(0,1/2)时,问题(1.1)至少有一个解。定理1.2.假设条件:(H3) lim sup|u|→∞[F(t,u)-1/λ0u2]=-∞,关于t∈[0,1]是一致的成立.则λ∈(0,1/2)时,问题(1.1)至少有一个解。定理1.3.假设下列条件成立:(H2) lim|u|→∞F(t,u)/u2=1/λ0,关于t∈[0,1]是一致的;(H4) lim|u|→∞[f(t,u)u-2F(t,u)]=+∞,关于t∈[0,1]是一致的.则λ∈(0,1/2)时,问题(1.1)至少有一个解。定理1.4.假设下列条件成立:(H1)和(H5)存在δ,A,B>0和整数k≥0满足A≥B≥Aλk+1/λk使得Bu2≤F(t,u)≤Au2,|u|≤δ,t∈[0,1].则λ∈(1/(2Bλk),1/(2Aλk+1))时,问题(1.1)至少有两个非平凡解。定理1.5.假设条件(H3)和(H5)成立.则λ∈(1/(2Bλk),1/(2Aλk+1))时,问题(1.1)至少有两个非平凡解。定理1.6.假设条件(H2),(H4)和(H5)成立.则λ∈(1/(2Bλk),1/(2Aλk+1))时,问题(1.1)至少有两个非平凡解。定理1.7.假设f满足条件:(H6)存在n∈N使得1/λn<fu(t,0)<1/λn+1,t∈[0,1];(H7)存在μ∈(0,1/2)和R>0使得对任意的t∈[0,1]和|u|≥R有0<F(t,u)=∫u0f(t,v)dv≤μuf(t,u).则λ=1时,问题(1.1)至少有一个非平凡解。定理1.8.假设f满足条件(H7)和  (H8)对任意的(t,u)∈[0,1]×R1,f(t,u)=-f(t,-u)。则λ>0时,问题(1.1)有无穷多个解。
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