2m阶常微分方程Dirichlet边值问题的解

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微分方程Dirichlet边值问题是微分方程边值问题中比较典型的一类问题.对此问题,很多文献用拓扑度理论和不动点指数理论(参见文献[16]-[23]),或用Morse理论(参见文献[24]-[31]),或用临界点理论(参见文献[3],[5],[6],[7],[9]-[15])为工具已经获得许多有关解的存在性及多解性的结果.对本文有所启发值得指出的是文[3],[5],[6],[8],[9].  文[5]将文[3]所建立的新的临界点理论运用到四阶常微分方程Dirichlet边值问题中,得到了方程存在四个解,六个解的结果;受文[5]的启发,本文第一章进一步研究如下4m阶常微分方程Dirichlet边值问题:{ u(4m)=f(t,u),t∈[0,1],(1.1.1)u(2i)(0)=u(2i)(1)=0,i=0,1,2,…,2m-1,其中f∈C([0,1]×R1),运用文[6]将各类微分边值问题转化为算子方程的方法,得到了如下主要结果:  定理1.3.5假设下列条件成立:  (H1)若问题(1.1.1)存在一对严格上下解α<β,且α,β都满足问题(1.1.1)中的边值条件;  (H2) f(t,u)关于u严格递增;  (H3) f(t,u)关于u Lipschitz连续;  (H4)存在μ>2,M>0,使得0<μF(t,u)≤uf(t,u),t∈[0,1],|u|≥M,这里F(t,u)=fu0f(t,v)dv,则问题(1.1.1)至少存在四个解.  定理1.3.8若条件(H2)-(H4)成立,且  (H5)α1<β1,α2<β2分别是问题(1.1.1)的两对严格上下解,且都满足问题(1.1.1)的边值条件,则问题(1.1.1)至少存在六个解.  文[8,定理3.20,4.2,p.65-73]运用极小极大原理研究一类二阶椭圆型方程得到了基态解,无穷多解的存在性结果;本文第二章和第三章中运用文[8]的方法研究如下2m阶常微分方程Dirichlet边值问题:{(-1)mu(2m)=f(t,u),t∈[0,1],(2.1.1)u(2i)(0)=u(2i)(1)=0,i=0,1,2,…,m-1,其中f∈C([0,1]×R1),分别得到了如下结果:  定理2.3.4若对f做如下假设:  (H6)存在C0>0,使得|f(t,u)|≤C0(|u|+u|p-1),(t,u)∈[0,1]×R1,其中p>2;  (H7) f(t,u)=o(u),u→0,对t∈[0,1]一致成立;  (H8)存在α>2,使得αF(t,u)≤uf(t,u),(t,u)∈[0,1]×R1;  (H9)存在R>0,使得 inf t∈[0,1],|u|>R F(t,u)>0;  (H10)任给t∈[0,1],f(t,u)/|u|关于u严格递增,则问题(2.1.1)在C2m[0,1]中有一基态解.  定理3.3.2若f(t,u)=μ|u|q-2u+λ|u|p-2u,则对所有μ>0,λ∈R1,问题(2.1.1)有一列非平凡解{un}∞n=1,使得ψ(un)<0,且有ψ(un)→0,n→∞.  定理2.3.4和定理3.3.2是关于2m阶常微分方程Dirichlet边值问题解的存在性的新的结果,是本文的创新之处.
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