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本文研究了几类二阶椭圆偏微分方程(组)的Dirichlet边值问题.其中涉及两类微分算子,即Monge-Ampère算子和Laplace算子.前者是典型且重要的完全非线性二阶微分算子,与这类算子相应的Monge-Ampère型方程的研究已有两百多年的历史.法国数学家Monge和Ampère分别在1784和1820年考虑了这类最初源自几何问题的方程.后来陆续有许多问题与这类方程发生联系(Minkowski和Weyl问题,Louwner-Nirenberg问题和最优运输问题等).
一直以来,关于椭圆Monge-Ampère方程组的研究比较困难,结果也很少.在第二章,我们考虑简单耦合的系统:detD2u=f(v),x∈Ω;detD2v=g(u), x∈Ω;u=v=0, x∈(a)Ω.
其中Ω是Rn中的区域,f,g满足一定条件.问题可以看作寻找两个凸函数满足一定的关系.此前关于这类问题只有较弱的存在性结果.我们充分利用了解耦的思想,结合锥上的不动点定理和一个推广的Krein-Rutman定理,很好地改进了这类问题的存在性结果.此外还讨论了解的不存在性,唯一性和正则性.
在第三章我们考虑了更复杂的系统:detD2u=f(u,v),x∈Ω;detD2v=g(u,v), x∈Ω;u=v=0, x∈(a)Ω.
关于这类系统只有特殊区域(球)上的结果.所使用的方法不能讨论一般区域的情形.我们希望在一般区域上讨论系统的分歧问题.然而关于系统的特征值问题尚无结果.我们合理且有效地定义了方程组的特征值问题,然后运用分歧理论获得了这类系统可解的充分条件(f,g满足的增长条件).我们的结果可以推广到含多个方程的系统.
对于含Laplace算子的半线性椭圆方程,我们在第四章考虑了一类带凸-凹非线性项和可变号权函数的问题.这类问题的研究源于1994年Ambrosetti- Brezis-Cerami的工作.他们考虑了如下方程:{-Δu=up-1+λuq-1, x∈Ω;u>0, x∈Ω;(1)u∈H10(Ω)其中Ω是RN中有界区域,N≥3,1<q<2<p≤2*=2N/N-2,λ为正的参数.他们证明了存在Λ>0使得方程(1)在λ∈(0,Λ)时至少有两个正解,在λ=Λ时至少有一个正解,而在λ>Λ时不存在正解.我们考虑了非线性项带可变号权函数的情形并得到多解性结果.主要关心的是这类问题的Nehari流形.尽管在处理时把Nehari流形压缩到单位球面而使用纤维方法,但实际上我们考虑了参数变化和权函数变化时Nehari流形的变化,获得了对这类问题的Nehari流形较为深入的认识.
在第五章,我们把第四章中的方法(纤维映射-Nehari流形技巧)应用到一类特殊的非线性Schr(o)dinger系统的非齐次扰动问题:{-△u+λ1u=μ1u3+βuv2+f(x), x∈Ω;-△v+λ2v=μ2v3+βu2v+g(x), x∈Ω;u=v=0, x∈(a)Ω.
其中Ω是RN中有界区域,N≤3,λ1,λ2,μ1,μ2和β均为正实数.f(x),g(x)满足一定的可积性条件,且都不恒为零.我们证明了在扰动较小时两个非平凡解的存在性.我们的方法给出了适合几类非齐次问题的统一处理.