具有Hardy奇异项的半线性椭圆方程的解的存在性研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:chenrg210
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本文我们利用变分法和一些分析技巧研究了三类具有Hardy奇异项(分别为具有广义次临界增长、具有双共振、具有Hardy-Sobolev临界指数)的半线性椭圆方程的解的存在性.具体内容如下:  首先,我们在第二章考虑如下的Dirichlet边值问题:{-△u-μu/|x|2=λf(x, u), x∈Ω,(0.1)u=0, x∈(e)Ω,其中Ω为RN(N≥3)中具有光滑边界OΩ的有界开集,0∈Ω,μ<(μ)△=(N-2)2/4,f(x,t)为(Ω)×R上的连续函数.我们考虑具有更一般的增长性条件的非线性项f(x,t),给出假设条件如下:  (F1)lim|t|→∞ f(x,t)/t|t|2*-2=0对几乎处处x∈Ω一致,其中2*=2N为Sobolev临界指数.  我们得到了  定理1在(F1)和下面的(F2)-(F4)成立,  (F2)存在α≥1,c>0,使得对于任意t∈R,x∈Ω,(V)s∈[0,1]都有αG(x,t)+c≥G(x,st)成立,其中G(x,t):=tf(x,t)-2F(x,t).  (F3)lim t→0 f(x,t)/t=0对几乎处处x∈Ω一致.  (F4)lim|t|→+∞ F(x,t)/t2=+∞对几乎处处x∈Ω一致.  则对于任意的λ>0,问题(0.1)有一个非平凡解.  随后,我们考虑λ=1的情形,即{-△u-μu/|x|2=f(x,u), x∈Ω,u=0, x∈(e)Ω.(0.2)我们得到了  定理2设条件(F1)成立,且满足如下条件:  (F5)存在θ∈(0,1/2),M>0都是常数,使得F(x,t)≤θtf(x,t),对|t|≥M;  (F6)lim sup t→0 f(x,t)/t≤λ1-ε对几乎处处x∈Ω一致;  (F7)lim inf t→∞ f(x,t)/t≥λ1+ε对几乎处处x∈Ω一致;其中ε>0,λ1是-△-μ/|x|2在Dirichlet边界条件下的第一特征值.  则方程(0.2)至少有一个非零解.  在第三章我们考虑Dirichlet边值问题(0.2)的共振情形,得到了  定理3设如下条件成立:存在M0>0使得a(x)≤f(x,t)/t≤b(x)当|t|≥M0, x∈Ω,其中a和b是连续函数,且满足下列双共振条件λk(a)≤0,λk+1(b)≥0,其中λk(a)是-△-μ/|x|2-a在Dirichlet边界条件下的第k个特征值.以及成立着(f1)lim‖v‖→∞∫Ω(F(x,v)-a(x)/2v2)dx=+∞, v∈Ker(-△-μ/|x|2-a);(f2)lim‖v‖→∞∫Ω(F(x,v)-b(b(x)/2v2)dx=-∞, v∈Ker(-△-μ/|x|2-b).则方程(0.2)有一个解.  我们在第四章考虑下列具有Hardy-Sobolev临界指数的半线性椭圆方程:{-△u=[1+εk(|x|)]|u|2*(s)-2/|x|s u, x∈RNu>0, x∈RN(0.3)u∈D1,2r(RN)={u∈D1,2(RN):u是径向的},我们假设k满足如下的条件之一:  (K)k∈L∞(RN)∩C1(RN),k(x)=k(|x|)=k(r),r=|x|,且存在α<N-s∫∞1r-α+N-s-1k(r) dr<∞.  (K)k∈C2(RN),k(x)=k(|x|)=k(r),r=|x|,k(r)是T-周期的,且∫T0 k(r) dr=0.主要结果有如下的定理.  定理4假设条件(K)成立,且k(0)=0,k(≠)0.那么对于充分小的|ε|,问题(0.3)存在一个正的径向解uε.  定理5假设条件(K)成立,且k∈C2(RN),k(0)k"(0)>0.那么对于充分小的|ε|,问题(0.3)存在一个正的径向解uε.  定理6假设条件(K)成立,另外还假设∫∞0k(r)(1+r2-s)-2(N-s)/2-srN-s-1 dr≠0且k(0)∫∞0k(r)(1+r2-s)-2(N-s)/2-srN-s-1 dr≤0.那么对于充分小的|ε|,问题(0.3)存在一个正的径向解uε.  定理7假设条件(K)成立,且k(0)k"(0)>0.那么对于充分小的|ε|,问题(0.3)存在一个正的径向解uε.  定理8假设条件(K)成立,且k(0)=0,k(≠)0.那么对于充分小的|ε|,问题(0.3)存在一个正的径向解uε.
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