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随着科学技术的不断发展,各种各样的非线性问题已日益引起人们的广泛关注.因此研究非线性问题的学科一非线性分析,是现代数学中既有深刻理论意义,又有广泛应用价值的研究方向,从而成为现代数学中的重要研究方向之一.
非线性微分方程边值问题在自然科学和工程技术中有着广泛的应用.积分边值问题起源于物理学和化学等应用科学,包括常微分方程两点边值问题和多点边值问题作为特殊情形.
本文利用上下解方法,不动点指数理论和锥拉伸压缩不动点定理,研究了几类非线性问题正解的存在性,唯一性及多个正解的存在性;这些问题包括积分边值问题,非线性积分方程及2n阶非线性常微分方程组两点边值问题.
本文共分为四章:
在第一章中,我们利用上下解方法,研究了如下二阶非线性Sturm-Liouville积分边值问题
正解的存在性和唯一性,其中p∈C1([0,1],(0,+∞)),q∈C([0,1],R+),R+:=[0,+∞),αi≥0,βi≥0,α(?)+β(?)≠0(i=1,2);
对(?)x∈[0,1],bi(x)(i=1,2,…n)非负连续且都不恒为零,0<α1<α2<…<αn<1;α,β在[0,1)右连续,在t=1左连续,且在[0,1]上单调不减,α(0)=β(0)=0,∫01u(τ)dα(τ),∫01u(τ)dβ(τ)分别为u对α和β的Riemann-Stieltjes积分.
本章是受文献[1-3]的启发,在郭大钧文[1]的基础上,一方面把简单的两点边值问题推广为Suturm-Liouville积分边值问题,另一方面,建立了一个关键的引理将原来的条件减弱,因而推广和改进了郭大钧教授的一些结果.
在第二章中,我们利用锥上的不动点指数理论,研究了如下Strum-Liouville积分边值问题正解的存在性及个数问题.
其中p∈C1([0,1],(0,+∞)),q∈C([0,1],R+),R+:=[0,+∞),f∈C([0,1]×R+,R+),g∈C([0.1]×R+,R+),且αi≥0,βi≥0,α(?)+β(?)≠0(i=1,2);α,β同上.
在第三章,我们用锥上的不动点指数理论,研究如下非线性Hammerstein积分方程组边值问题正解的存在性及个数问题.
其中G(?)Rn为有界闭域,k∈C(G×G,R+),f∈C(G×R+×R+,R+).g∈C(G×R+×R+,R+).本章用凸函数刻画非线性项的耦合和增长行为,这与[3]中用凹函数刻画非线性项的耦合和增长行为的做法是不同的.
在第四章,运用锥拉伸压缩不动点定理和降阶法研究如下2n阶方程组边值问题的正解的存在性及个数问题:
其中n≥2,f∈C([0,1]×R(?),R+)(R+:=[0,+∞)),g∈C([0,1]×R(?),R+),αi∈R+,βi∈R+(i=1,2),α0α1+α0β1+α1β0>0.本章推广了现有文献中的结果.