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本文利用上下解方法,Schauder不动点定理和逼近理论,讨论了两类非线性项可变号的二阶奇异边值问题,给出了关于正解存在性的新结论.本文分为三章.
第一章为绪论,阐述常微分方程奇异边值问题的研究背景.
第二章为非线性项可变号的二阶奇异混合边值问题{-1/p(pu)=f(t,u,pu),t∈(0,1)(2.2)limt→0+p(t)u(t)=0=u(1)建立正解存在性定理,主要结果如下.
定理2.1设下列条件成立:
(H1)p∈C[0,1]∩C1(0,1)且p(t)>0,t∈[0,1].
(H2)f:[0,1)×(0,∞)×R→R连续,且f在u=0和t=1处奇异.
(H3)存在L>0满足对任意的紧集l(∪)[0,1)可以找到εl>0使得f(t,u,v)>L,(t,u,v)∈l×(0,εl]×R成立.
(H4)对任意的δ>0,存在函数qδ和ψδ使得下列关系式成立,qδ∈C[0,1);qδ(t)>0,t∈[0,1);∫10qδ(t)dt<∞;ψδ:[0,∞)→(0,∞)连续且∫∞0dv/ψδ(v)>∫10p(t)(qδ)(θ1(t))+2qδ(t))dt;|f(t,u,v)|≤qδ(t)ψδ(|v|),(t,u,v)∈[0,1)×[δ,∞)×R,其中θn(t)=min{t,1-1/2n},t∈[0,1),n∈N+.则问题(2.2)至少有一个正解u∈C[0,1]∩C2(0,1).
第三章为非线性项可变号的二阶奇异Robin边值问题{-u"=g(t,u)+λh(t,u),t∈(0,1)(3.1)u(0)=u(1)=0建立正解存在性定理.其中参数λ≥λ0>0为常数,λ0的取值范围给定.函数g:[0,1)×(0,∞)→R和h:[0,1)×[0,∞)→[0,∞)连续,非线性项可以在t=1和u=0处奇异并且可以变号.主要结果如下.
定理3.1设下列条件成立:
(H1)存在连续函数qi:[0,1)×(0,∞)→(0,∞)(i=1,2)使得:qi(t,·)在(0,1)上严格单调减少;-g1(t,r)≤g(t,r)≤g2(t,r),(t,r)∈(0,1)×(0,∞);对所有的r>0,g1(·,rφ1(·)),g2(·,r)∈M;
(H2)对所有的r2>r1>0,存在γ(·)∈M满足:γ(t)>0,t∈(0,1);r→g2(t,r)+γ(t)r在(r1,r2)上单调增加;而且边值问题{-u″+γ(t)u=0,t∈(0,1)u′(0)=u(1)=0只有一个平凡解;
(H3)存在连续函数hi:[0,1)×[0,∞)→(0,∞)(i=1,2)使得:hi(t,·)在(0,1)上单调增加;h1(t,r)≤h(t,r)≤h2(t,r),(t,r)∈(0,1)×(0,∞);对所有的r>0,h1(·,r),h2(·,r)∈M;
(H4)limr→∞h2(t,r)/r=0对t∈(0,1)一致成立且存在(-r)>0使得h1(t,(-r))>0对所有的t∈(0,1)成立.则存在λ0>0使得当λ≥λ0时问题(3.1)至少有一个正解u∈C[0,1]∩C1[0,1)∩C2(0,1),而且,存在ci=ci(λ,g,h,φ1)>0(i=1,2)使得c1φ1(t)≤u(t)≤c2(1+φ1(t)),t∈[0,1]成立,其中函数φ1的定义由引理3.1给出.
注定理3.1中的z
M={h∈C[0,1):∫10|h(t)|dt<∞;limt→1-(1-t)|h(t)|<∞},λ0的取值范围将由引理3.7给出.