奇异非线性二阶三点边值问题的正解存在唯一性

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一类奇异二阶脉冲微分方程三点边值问题正解存在性

一类奇异二阶脉冲微分方程三点边值问题正解存在性
引理 1 设 Q。 是 E 中 以 0为 中心 的 开球 , 0 翻 , Q2 且 ∈
解以及多个正解 的存在性. 抽象空 间中带脉冲的奇异边 值问
题是脉冲微分方程领域 比较新的分支 , 文献 [ . ] 7 【 分别讨 论 ]8
了两类奇异脉 冲微分方 程解及正解 的存在性 . 文献【】 R 1在
yx .∈CPP, ∈cPXEP,=x C[EX 1 t - ∈PI [, I [ ,] {∈P ,] (t k 】k Q J x) >0 ∈
非线性脉冲微分方程是微分方程的一个 重要分支 , 文献
【 , 】 [, 】11 1【 及 6 【 , 0针对不 同的方程类型, 】2 】9 [ 在不同的空 间中分
P [E=x - ̄, ( t 续 , tt左 连 续 右 极 限 CJ I{J- x I #t连 , :-E ’) 在 在 =k
引理 2 x C【E nc[,】 【 EP ,] 。’ 是方 程() 剖 J JE 1的正解 当且仅 当 x C[E是方程( 正的不动点. EP ,] J 2 )
则 A在 P cn。 n( ) 中至少有一个不动点. 考察算子方程 A (= ( 中 xIx1 ) ) 其
解的存在性 , 2 B nc 间中利用严格集压缩算子 范 文【】 aah空 在
数形式 的锥拉伸锥压缩不动点定理讨论 了方程() 1的一种特
A( G,( (x) + I (+—i (x ) x: (),)(d ∑[x)(O(k’ ] t ) t s s ・ s kt t kt ㈨ s x ,s f ) (k t x) ) ,

s1t c (7 ( ) ct - + q-  ̄
1 eq - c
T≤s ≤1 l ≤t
记 I b】 。 = ’ .

一类三阶三点边值问题正解新的存在性定理

一类三阶三点边值问题正解新的存在性定理

一类三阶三点边值问题正解新的存在性定理武晨;王全祥【摘要】考虑了一个三阶三点边值问题正解的存在性,通过利用Leray-Schauder 不动点定理得到了一个新的正解存在性结果.方法进一步改进和推广了已有的结果.【期刊名称】《淮阴师范学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(017)002【总页数】5页(P95-99)【关键词】Leray-Schauder不动点定理;三阶三点边值问题;正解【作者】武晨;王全祥【作者单位】江苏联合职业技术学院南京分院,基础课程教学部,江苏南京 210019;南京农业大学工学院,江苏南京 210095【正文语种】中文【中图分类】O1750 引言由于非线性三阶边值问题在生物工程、物理等领域的广泛的应用,对非线性三阶边值问题的研究一直是众多学者关注的热点,由此得到了许多三阶边值问题正解的存在性结果[1-10].其中文[4]研究了如下的一个三阶三点边值问题(1)其中假设函数f满足条件:(C1) f∈C([0,+∞),[0,+∞));(C2) a(t)∈C([0,1],[0,+∞)),且在[τ,1]上a(t)不恒为0,其中τ为区间[0,1]上的任意实数.记假设:(i) f0=0且f∞=∞(超线性);(ii) f0=∞且f∞=0(次线性)成立;则边值问题(1)至少存在一个正解.本文将利用Leray-Schauder不动点定理,在弱化文[4]中的条件下,得到边值问题(1)正解的存在性.1 预备知识引理1[4] 设边值问题(1)有唯一解其中引理2[4] 对任意的(t,s)∈[0,1]×[0,1],有0≤G(t,s)≤1-s.引理3[4] 令则对任意的(t,s)∈[τ,1]×[0,1],有G(t,s)≥γ(1-s),其中为任意常数.由引理3易得引理4[11](Leray-Schauder不动点定理) 假设X是Banach空间,T:X→X是全连续算子,如果存在R>0,对于λ∈(0,1),满足u=λTu,都有‖u‖≤R恒成立,则T有一个不动点.2 主要结果考虑Banach空间X=C[0,1],赋予范数定义算子定理1 假设 (C1),(C2)成立,若f0=0,则边值问题(1)至少存在一个正解.证明任取ε>0,且由f0=0可知存在常数R1>0,使得当0<u(t)≤R1时,有f(u)≤εu(t)成立.令则K1是X中的凸子集,对于任意的u∈K1,由引理2和引理3可知Tu(t)≥0,且由引理2可知从而‖Tu‖≤R1.因此TK1⊂K1,容易验证T:K1→K1是全连续的,对于任意0<λ<1,‖u‖=‖λTu‖<‖Tu‖≤R1,所以‖u‖≤R1.从而根据引理4可知,T在K1中至少有一个不动点,即边值问题(1)至少存在一个正解.注1 定理1相比文[4]中弱去了条件f∞=∞,因此该结论推广了文[4]中的结果.定理2 假设 (C1),(C2)成立,若f∞=0,则边值问题(1)至少存在一个正解.证明任取ε>0,且由f∞=0可知存在常数N>0,使得当u(t)>N时,有f(u)≤εu(t)成立.取令则K2是X中的凸子集,对于任意的u∈K2,由引理2和引理3可知Tu(t)≥0,且令J1={s∈[0,1]|u(s)>N},J2={s∈[0,1]|u(s)≤N}.由引理2可知≤从而‖Tu‖≤R2.因此TK2⊂K2,容易验证T:K2→K2是全连续的,对于任意0<λ<1,‖u‖=‖λTu‖<‖Tu‖≤R2,所以‖u‖≤R2.从而根据引理4可知,T在K2中至少有一个不动点,即边值问题(1)至少存在一个正解.注2 定理2相比文[4]中弱去了条件f0=∞,因此该结论推广了文[4]中的结果.定理3 假设(C1),(C2)成立,若存在常数R3>0,使得当0<u≤R3时,有则边值问题(1)至少存在一个正解.证明令则K3是X中的凸子集,对于任意的u∈K3,由引理2和引理3可知Tu(t)≥0,且由引理2可知从而‖Tu‖≤R3.因此TK3⊂K3,容易验证T:K3→K3是全连续的,对于任意0<λ<1,‖u‖=‖λTu‖<‖Tu‖≤R3,所以‖u‖≤R3.从而根据引理4可知,T在K3中至少有一个不动点,即边值问题(1)至少存在一个正解.定理4 假设 (C1),(C2)成立,若存在常数N>0,R4>0,使得当u≥N时,有则边值问题(1)至少存在一个正解.证明取令则K4是X中的凸子集,对于任意的u∈K4,由引理2和引理3可知Tu(t)≥0,且令J1={s∈[0,1]|u(s)>N},J2={s∈[0,1]|u(s)≤N}.由引理2可知从而‖Tu‖≤d,因此TK4⊂K4,容易验证T:K4→K4是全连续的,对于任意0<λ<1,‖u‖=‖λTu‖<‖Tu‖≤d,所以‖u‖≤d.从而根据引理4可知,T在K4中至少有一个不动点,即边值问题(1)至少存在一个正解.3 应用示例例1 考虑非线性三阶边值问题(2)易得所以根据定理1可知上述边值问题(2)至少存在一个正解.注不满足文[4]中f∞=∞的情况,因此根据文[4]的结论并不能得出边值问题(2)正解的存在性结果.例2 考虑非线性三阶边值问题(3)易得所以根据定理2可知上述边值问题(3)至少存在一个正解.注不满足文[4]中f0=∞的情况,根据文[4]的结论并不能得出边值问题(3)正解的存在性结果,因此本文的结论更具一般性.参考文献:【相关文献】[1] Du Z J, Ge W G, Lin X J. Existence of solutions for a class of third-order nonlinear boundary problems[J]. J Math Anal Appl, 2004, 294(1):104-112.[2] Feng Y Q, Liu S Y. Solvability of a third-order two-point boundary value problems[J].Appl Math Lett, 2005,18(9):1034-1040.[3] Yao Q L, Feng Y Q. The existence of solutions for a third-order two-point boundary problems[J]. Appl Math Lett, 2002, 15(2):227-232.[4] 郭丽君. 三阶三点边值问题正解的存在性[J]. 兰州文理学院学报(自然科学版),2016,30(1):1-5.[5] Feng X F, Feng H, Bai D L. Eigenvalue for a singular third-order three-point boundary value problem[J]. Appl Math Comp, 2013,219(18): 9783-9790.[6] 刘瑞宽. 一类奇异三阶两点边值问题正解的存在[J]. 四川师范大学学报(自然科学版),2014,37(4):482-486.[7] 高婷,韩晓玲. 三阶无穷多点边值问题正解的存在性[J]. 四川大学学报(自然科学版),2016,53(1):35-41.[8] 武晨. 非线性二阶三点边值问题正解的存在性和唯一性[J]. 淮阴师范学院学报(自然科学版),2015,14(4):1-4.[9] 武晨. 一类三阶边值问题正解的存在性和唯一性[J]. 南通大学学报(自然科学版),2017,16(2):87-89.[10] 程德胜,武晨. 一类三阶三点边值问题正解的存在性[J]. 华侨大学学报(自然科学版),2017,38(1):127-130.[11] 武晨. 限区间上p-Laplacian方程解的存在性[J]. 长春师范大学学报(自然科学版),2015,34(10)1-4.。

偶数阶非线性奇异边值问题正解的存在唯一性

偶数阶非线性奇异边值问题正解的存在唯一性
r 一 1 Y ’ z)一 f( ( ) l E ( 1 ; ( ) ( x, ) , z O, ) “ ( )一 “ ( )一 0 0≤ i m ~ 1 0 1 , ≤ ; () 1
【 Y
z) . -。
( )E c o 1 , ( )E L 0 1 . E ,3Y z I( ,) 。
采用 初值 问题 过 渡 到 边 值 问题 的 方 法 , 出 了 Gre 给 en函数 积 分 表 达 式 并 建 立 了 先 验 估 计 , 一 步 改 进 进
Ag r l 出的条 件 , awa 给 重新 建立 了正 解 存在 性结 果 , 未 考虑 具 有 奇 性 的情 形. 者 借 鉴 文 献 [ ] 得 到 了 但 笔 8,
2 正解 的存 在 性
为 了证 明边 值 问题 ( ) 正解 存在 性 , 1的 考虑 扰 动 问题
收 稿 日期 :0 9—0 —2 ; 稿 人 : 成 仕 ; 辑 : 开 澄 20 5 1审 刘 编 关 作 者 简 介 : 继 颖 (9 2 )女 , 士 , 教 , 要 从 事 非 线 性 微 分 方 程 边 值 问题 方 面 的 研 究 刘 18 一 , 硕 助 主
( ) E C [ ,] ( > 0 z∈( , ) 并 且 ‘ O : ( )= ,≤ m~1 1 y 一 0 1 , ) , O1, ( ) ‘ 1 : 0 O ≤ : ;
() 2 ∈El( , )并 且 ( ) 。 01 , 一1 ( ) ( ( )a e x ( , ) z 一f x, ) ,. . E 0 1 .
其中h . >O
设 c o 1 是 [ ,] [ ,] O 1 上全 体连 续 函数构 成 的 B n c 间 , 义 映射 : [ ,] C O 1 ,( y ( )= a ah空 定 c o 1 一 [ ,] f ) z P

一类二阶常微分方程组边值问题正解的存在性

一类二阶常微分方程组边值问题正解的存在性
第2 6卷 第 3期 2 1 年 3月 00
赤 峰 学 院 学 报 (自 然 科 学 版 ) Junlf h egU i ri N t aS i c dt n o ra o i n nv sy( a ห้องสมุดไป่ตู้ e e io ) C f e t u lc n E i
V0. . 126 No 3


(-)O 1s f 一. , kt) (s ,= (_) 1 s , ( s ( s, 1 )t ) - --
0≤ t s - ≤ < q  ̄
0≤t ≤1且 s ≤s ≥
≤ g≤ t 1 ≤
J1一 (s 。 =0-咖2d+ —咖】 < 。b (¥ (s o8 s + ( ) d 1- s < )
1 5言 I
为 了证明此定理 , 我们首先做如下准备 :
2 预 备 知 识 和 引 理
非线性常微分方程三点边值问题的研究起源于 Cu t p [ aJ
此后 ,许 多作 者借 助于 Lry shu e 连续性理论及 ka— ea—cad r rs n sl i s oe ki 不动点理论 ( 1【 【 【] 究 了三点边值 问题. s ’ 见【】 】 】 ) 234 研
(. 1) 1
n: nK.
那么 A至少有一个不动点在 Kf( \Q。. 3 )
引 理 22 ( 1[1【0) 设 0 1 l . [ 、 、1】 7 9 <1 , < dER 则 对 于 VY ∈
正解 的存在性. 中 e(,) tO 其 O1,o . < 定义 (, ec o1×c 01被称 为边 值问题 ( .) u )  ̄, v ( ) 2 ,) ( 1 的一 1
Ma . 0 0 r2 1

奇异二阶三点边值问题的存在性原则

奇异二阶三点边值问题的存在性原则

奇异二阶三点边值问题的存在性原则
张秋梅;刘畅
【期刊名称】《长春大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2007(017)003
【摘要】利用修正的奇异三点边值问题上下解理论给出了奇异二阶三点边值问题的存在性原则,其中奇性可能在u=0,t=0.
【总页数】6页(P1-6)
【作者】张秋梅;刘畅
【作者单位】长春大学,理学院,吉林,长春,130022;青岛科技大学,数理学院,山东,青岛,266000
【正文语种】中文
【中图分类】O175.1
【相关文献】
1.一类奇异二阶三点边值问题正解的存在性 [J], 魏嘉;王静
2.一类奇异二阶脉冲微分方程三点边值问题正解存在性 [J], 杨静宇
3.二阶三点奇异半正定边值问题正解的存在性 [J], 高婷;韩晓玲
4.奇异二阶三点边值问题的存在性原则 [J], 张秋梅;刘畅
5.一类半正奇异二阶三点边值问题正解的存在性 [J], 魏嘉;王静
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非线性二阶三点边值问题系统正解的存在性

非线性二阶三点边值问题系统正解的存在性

第15卷第3期2013年9月应用泛函分析学报A C TA A N A L _ySI S FU N C T I O N A L I S A PPL I C A T A V 01.15.N O .3Sep .,2013D O I :10.3724/SP .J .1160.2013.00265文章编号:1009-1327(2013)03—0265-07非线性二阶三点边值问题系统正解的存在性王静,何明霞甘肃联合大学师范学院,兰州730000摘要:考虑二阶三点边值问题系统一u Ⅳ=f (t ,u),t ∈(0,1),--V ”=g(t ,u),t ∈(0,1),u(0)=Q 札(叩),u(1)=p 札(叩),v(O )=n"(叩),v(1)=pu(叼),其中,,g ∈c (【o ,1】×冗+,R +),g(t ,0)三0,叩∈(0,1)且0<卢≤Q <1.首先给出了线性边值问题的G r een 函数;其次,给出了G r een 函数的一些很好的性质;最后,运用锥上拉伸与压缩不动点定理研究了上述边值问题系统至少一个或多个正解的存在性.关键词:系统;二阶三点边值问题;正解;不动点;锥中图分类号:0175文献标志码:A二阶微分方程在应用数学与物理领域中有着极为广泛的应用背景,特别是在经典力学、化学及电学中更为普遍【1】.近来,二阶边值问题系统受到了广泛的关注[2--6].文【2]利用G uo —K r as nosel ’s ki i 不动点定理讨论了二阶三点边值问题J 乱Ⅳ(t )+A q(t )f (t ,u(t ))=0,0<t <1,I u(o)=Q u(?7),乱(1)=pu(叩)正解的存在性,其中0<叩<1,0≤p ≤a<1,A >0为参数,q :(0,1)一[0,。

),f :【0,1]X (0,∞)一[0,∞)是连续的.本文讨论了如下常微分方程系统边值问题f —u Ⅳ=,(t ,u),t ∈(0,1),㈦-v"…=g(㈤t,u ,匕:豸竺‰㈣u(o)=Q u(叩),u(1)=p “(叼),、‘7【u(o)=(Y u(叼),v(1)=p"(?7)正解的存在性,其中f ,g ∈C ([o ,1]×R +,R +),g(t ,0)兰0,0<叼<1,0<p ≤O t <1.为了便于讨论,我们做如下记号:护一lim 垤in 【。

二阶多点边值问题三个正解的存在性


i v sia e y u ig Av r — ee s n f e on h o e Gi e e s f c e t o d t n rt e e itn e o r e n e t td b sn e P t ro x d p i t e r m. v s t u f in n i o s f h xse c ft e g y i t h i c i o h p s ie s l t n ft e p o l ms o i v ou i so r b e . t o h
Exse c fTrp e P st e S l t n o e o d Or e u t on itn e o il o ii oui sf rS c n d rM li it v o -p B u d r le P o lm o n a yVau r b e
X A Yij n,XI O o g j n,GA Ja g I O -u A Y n -u 2 O in
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No4 .
安 徽 工 业 大 学 学 报
Jo h i iest f e h oo y .f An u v ri o c n lg Un y T
第2 4卷 第 4期
20 0 7年 1 0月
0co e 2 7 t b r 00
” )Ⅱ£【= t 01 +(,)0 ∈(, )£ )
m一 2 ^
() 1
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, ) 1 i ( =、 b 0 ● u
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) 一
存在 正解 的情况 。
研究 方程 ”) , ) 0 t 01 t £ ) ∈(,) =
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作者 简 介 : 肖亿 军 ( 9 7 ) 男 , 南郴 州人 , 士 生 。 17 - , 湖 硕

一类奇异二阶三点边值方程组正解的存在性


l E Q-N l , a K,I ≤ l 1 1 Au
容易证明: 如果 () A在 c o 1 中的一个 t是 [ ,] 不 动点 , 么边 值 问题 ( .) 那 1 1 有一个 解 ( , , 中 “ )其
I , n K, l uE a “
那 么 A 至少 有一 个不 动点在 K N ( \ 。 Q ) 引 理 22 . 列边值 问题 设 a≠ 1则 对 于 yE c- ,]下 , l 1, o
研 究 的文 章却 很少 见 。 文献 [ ] 究 了一类 二 阶 三 7研
定 义 ( )∈ C( ,) 0 1 被称 为边值 , 0 1 ×c( ,) 问题 ( .)的 一 个 正 解 , 果 ( , )满 足 边 值 问 题 11 如 Ⅱ秽
( .) 1 1 且对于 V ∈ ( ,)有 ( )> 0 ( )> 0 01, , t 。
2 1 年 8月 01
廊坊师范学 院学报 ( 自然科学版 )
Junl f a gagT ahr C Ug ( aunl c neE io ) ora o n fn eces o ee N tra Si c dt n L e i
Au 2 g. 01l
第 1 卷 第 4期 1
ft (, )≤ P ( ) 1 , ( , )≤ P ( ) 2 Y , 1t q( g tY ) 2 t q ( )
点边值方程组正解的存在性 。本文主要研究下列奇 异 非线 性 二 阶三点边 值 方程组
卜 M = 厂 t ) t ( , ) ( , , ∈ 0 1 { 一 = g( , , ∈ ( , ) t ) t 0 1 ( .) 1 1 “( )= ( )=0 M 1 0 0 , ()= 口 ( ) 1 ( ) 叩 , )= ( 叼

二阶三点半正边值问题的解和正解的存在性



1 — d
_c ) ( , ( )一 ) d + ( sw s w )s 』

1 一 d
_ch sw( )一 ) d )(, s w )s
+』 二 (
一s h s w s w+ s ) s ) ( , ( )一 ( ) d 。

_ch sw( ) ) d ’ ) ( , s 一w ) s0≤t 。 ≤l
简单 检验 后 , 们得 知 : 我 引理 2 1 ( ) : [ ,] c 0,] . 1 T C+ 0 1 一 [ 1 有定 义且 连续 。 () 2 w∈C+0,] 问题 ( 的解 当且 仅 当 是 算子 T的不 动点 。 [ 1且 P)
引理 2 2 W 是 问题 ( ) . P 的解 当且 仅 当 W + 是 ( 的解 。 W P)
f1 w( +( w ) = , 0 P f”) ,( ) 0 ≤≤ ,
【 0 0, W ( )= O( w )=W 1 , ( ) 其 中 0< <10<a , <1 a 。 且 ≠1
在本 文 中 , 我们 没 有对 f 附加 较 强 的增 性假 设条 件 , 并且将 允 许非 线性 项 中 f 有一 个 负 的下 界 , 即允许
文 献标识 码 : A
文章 编 号 :6 1 4 8 (0 7 0 0 l 0 17 — 2 8 2 0 )6— l7— 4
非 线性 微积 分方 程 的半正 边值 问题 是微 分方 程 中一个 十分 重要 的研 究领 域 , 近年 来 , 有许 多 文献 对 半 正 边值 问题 进行 了研究 见 文 [ — ] 1 5。 本 文 的 目的是 考察 下列 非线 性 二阶 三点边 值 问题 的解 和正解 的存 在性

非线性奇异三阶两点边值问题的一个正解存在定理


收稿 日期 : 0 1—1 21 0—2 0
基 金 项 目 : 家 自然科 学 基 金 资 助 项 目( 1 7 1 9 国 10 1 0 ) 作者简介 : 庆六(96 )男 , 姚 1 4 一 , 上海 人 , 授 , 要 从 事 非 线 性 常 微 分 方 程 研 究 , - i y oigi2 0 @ h t i cr 教 主 E ma :aqn l 02 oma .o l u t n

滨 州 学 院 学 报
第 2 7卷
数 yE C( ,)及连续 函数 g:0 + o ) [ , Q ) 得 O1 [, o 一 O + o 使
l u g( ) u<+ ∞ i sp u / a r
并 且 f( , t )≤ Mu + y £ g( , £“ 一 () “) ( , )E ( 1 0, )× ( + O3 . 0, <)
则 问 题 ( ) 少 有 一 个 正 解 U E K. P 至
本 文将证 明下列 存在 定理 , 一定理 改 进 了定 理 1 这 . 定理 2 假设(1 B )f:O 1 × ( , 。 ) [ , 。 ) ( ,) 0 4 。 一 0 4 。 连续 并且存 在 正数 M > 0 0< d< 1 非 负函 - - , ,
解存在 定 理.
关键 词 : 非线性 常微 分 方程 ; 奇异 边值 问题 ; 解 ; 正 存在 性
中 图分 类 号 : 7 . 0 1 58 文献标 识码 : A 文 章 编 号 :6 3—2 1 ( 0 1 0 —0 0 —0 17 68 21 )6 0 1 5
本 文 考察 下列 非线性 三 阶两 点边 值 问题 的正解 ,
则 问题 ( )至少有 一个 正解 “ E K. P
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吉林大学硕士学位论文奇异非线性二阶三点边值问题的正解存在唯一性作者姓名:吕桂霞专业:应用数学指导教师:王俊禹教授培养单位:吉林大学数学所二○○○年十月目录引言和主要结果..................1 主要结果的证明..................3 致谢.................................14 参考文献...........................15 中文摘要...........................17 英文摘要 (19)§1引言和主要结果  二阶线性常微分方程多点边值问题的研究首先是由Il'in开始的[1,2].受此启发,Gupta讨论了一类非线性常微分方程三点边值问题的可解性[3].此后,更一般的多点边值问题的可解性问题受到普遍重视[4-10].但所有这些工作只涉及解的存在性,而未涉及正解的存在性.最近,马如云讨论了一类二阶三点边值问题的正解的存在性[11,12].但以上这些工作均未涉及具有奇性的多点边值问题正解的存在性.  在本文中,我们研究如下形状的二阶三点边值问题 )()1(,0)0(,10),,(??????????????u u u t u t f u ⑴ 正解的存在唯一性.此处,我们采用如下假定: (H1) 10),1,0(??????.  (H2)),(u t f 是定义在),0()1,0(???上的函数,它满足条件: ①对于每个固定的),(),,0(u t f u ???于)1,0(上非负可测, ,),()1(),(1???????ds u s f s ds u s sf ??  并且00??u ,使得 ?????10 00;)ds ,()1(),(??u s f s ds u s sf②对于几乎所有的),(),1,0(u t f t ?作为u的函数是连续不增的.  在上述条件下,不仅允许),(u t f 在0?u 处具有奇性,也允许在0?t 和1?t 处具有奇性.例如 ?),(u t f ??)1(1t t eu? 满足条件(H1)和(H2),这里0<??,<2. 在本文中,我们应用Green函数的正性、摄动技巧、比较原理和Schauder不动点定理得到本文主要结果如下:  定理:如果假设条件(H1)和(H2)成立,则问题⑴存在唯一正解. 正解定义见下文. §2 主要结果的证明 在本节中,我们总假定),(u t f 满足条件(H1)和(H2). 为了证明边值问题⑴的正解的存在性,我们考虑如下形状的摄动问题 ,)1()()1(,)0(,10),,(????????????h u u h u t u t f u ??? h )2( 其中0?h 是非负参数. 注:当0?h 时,问题h )2(即问题⑴. 定义:对固定的0?h ,我们称函数)(t u 是问题h )2(的正解,如果)(t u 满足: (ⅰ)]1,0(,0)(],1,0[???t t u AC u ,且 ;)1()()1(,)0(h u u h u ??????? (ⅱ)];1,0[)1,0(1L AC u loc ??? (ⅲ)),1,0(1loc L u ?? ,)()1()(1??????????dt t u t dt t u t ??且 ))(,()(t u t f t u ???, )1,0( ..?t e a . 引理1 对给定的0?u ,有 .0),()1(lim ,0),(lim 1???????tt tt ds u s f t ds u s f t ??证明:先证第一个等式. 设, 0 ,),()( ??????t ds u s f t t v t则 ????),()(0tds u s sf t v ??????,),(ds u s sf ),(),()( u t tf ds u s f t v t?????. 考虑 dt t v ???)( ,),(),(),(),( 0??????????????dt u t tf ds u s f dt dtu t tf ds u s f tt 交换上述积分次序,得 .),(),(),(),( 0????????????????dt u t tf ds u s sf dt u t tf dt u s f ds s 上式说明],0[)(1?L t v ??. ],0[???x ,求 ,),(),()( 0???????xtxxdt u t tf ds u s f dt dtt v ?交换上述积分次序,得 .)(),(),(),(),( 0?????????????xxs xxxx v ds u s f x dt u t tf dt ds u s f dt ds u s f 这说明0)(lim 0??t v t ,即第一个等式成立. 同理可证第二个等式成立. 引理2 设)(t u 是积分方程 b t a ds s u s f s t Gt u bab a ????,))(,(),()( ],[的一个正解,则)(t u 是边值问题 ???????????0)()(,),,(b u a u b t a u t f u 的正解. 其中????????????????. ),)((,),)((),(11],[b s t a a t s b b t s a a s t b s t G ab a b b a )(? 证明:直接验证即可. 引理3 )(t u 是积分方程 h tt t t h ds s u s f s G ds s u s f s t G t h ds s u s f s G dss u s f s t G t u )3( 1 ,))(,(),( ))(,(),(,0 ,))(,(),( ))(,(),()(1 0]1,0[)1)(1(11 ]1,[1]1,0[)1( 0 ],0[????????????????????????????????????????????? 的正解的充要条件是)(t u 是三点边值问题h )2(的正解. 其中0?h 是非负参数,),(],[s t G b a 的定义由)(?式给出. 证明:必要性 设)(t u 是h )3(的正解,则由引理2容易验 证)(t u 满足: )),(,()(t u t f t u ??? )1,0( ..?t e a , h u u h u )1()()1( ,)0(???????. 下面证明上述)(t u 满足正解的其它条件.由引理1及h )3( 表达式显然有)(t u 于]1,0[上连续,所以可定义 }10:)(min{:???t t u m , 由于)(t u 是h )3(的正解,所以0?m . (ⅰ)任取)1,0(],[?b a ,由f 关于u 的单调性,就有 ??????????bababadt m t f dt t u t f dt t u .),())(,()( 这表明)1,0()(1loc L t u ??. 由积分的绝对连续性,又知)1,0()(loc AC t u ??. (ⅱ) ??????????????????????????????????????1 0]1,0[)1)(1(11 11 111 0]1,0[)1(10 11.1 ,))(,(),( ))(,()1())(,()(,0 ,))(,(),( ))(,()())(,()(t ds s u s f s G ds s u s f s ds s u s f s t ds s u s f s G dss u s f s ds s u s sf t u t tt t ??????????????????? 考虑 ??????????????1))(,())(,()(tds s u s f dt ds s u s sf dt dt t u ????????? 01]1,0[)1(1))(,(),(ds s u s f s Gdt , 交换上述积分次序,再利用f 关于u 的单调性,得 .),(),(),(2))(,(),())(,())(,( 01 0]1,0[)1(11]1,0[11?????????????????????????ds m s f s G ds m s sf ds s u s f s G dt ds s u s f ds s u s sf s 这说明],0[)(1?L t u ??. 同理可证]1,[)(1?L t u ??,因而]1,0[)(1L t u ??. 由此又知道]1,0[)(AC t u ?. 综上所述,我们证明了积分方程h )3(的正解是问题h )2(的正解. 反之,充分性容易证得. 对于边值问题h )2(,下面比较原理成立. 引理4 若2,1),(?j t u j 分别是h )2(当2,1,??j h h j 时的正解,那么如果021??h h ,则 ]1,0[,)()(02121??????t h h t u t u . 证明:我们先来证明第一个结论. 令)()(:)(21t u t u t w ??. 若左边不等式不成立,考虑到0)0()0()0(2121?????h h u u w ,则一定 存在]1,0(?t ,使得0)(?t w .不失一般性,我们考虑下面三种情况: 情况Ⅰ:0)(?t w 于]1,0(,利用h )3(分段讨论如下: ????????????????????????????????????1 02121]1,0[)1)(1(1121]1,[1 02121]1,0[)1( 0 21],0[.1,))](,())(,()[,( ))](,())(,()[,(,0,))](,())(,()[,( ))](,())(,()[,()(t h h ds s u s f s u s f s G ds s u s f s u s f s t G t h h ds s u s f s u s f s G dss u s f s u s f s t G t w tt t?????????????????注意到若设t t t p ???????1)(,则 ,0)1()1(,01)(??????????p p 从而0)(?t p 于]1,[?. 再结合Green函数的正性及f 关于u 的单调性,得 0)(21???h h t w . 此与0)(?t w 于]1,0(矛盾. 情况Ⅱ 0)1(?w ,且存在)1,0(?t 使得0)(?t w ,由于0)0(?w ,此时,存在子区间]1,0[),(?b a ,使得0)(?t w 于),(b a ,0)()(??b w a w .利用f 的单调性,有0))(,())(,()(21??????t u t f t u t f t w ,),( ..b a t e a ?, 由)(t w 的凹性可知0)(?t w 于),(b a ,这与0)(?t w 于),(b a 矛盾.情况Ⅲ 0)1(?w ,且存在)1,0(?t 使得0)(?t w ,则存在一点a ,使0)(?t w 于]1,(a ,而0)(?a w .下面分两种情况讨论:(ⅰ)若??a ,则由Green函数正性及f 单调性,可得 ???121]1,[))](,())(,()[,()(??ds s u s f s u s f s t Gt w ??????????12121]1,0[)1)(1(1))](,())(,()[,(h h ds s u s f s u s f s Gtt ??????? 021???h h , ]1,(a t ?. 此与0)(?t w 于]1,(a 矛盾. (ⅱ)若??a ,则证明方法同情况Ⅰ类似也可得到0)(21???h h t w ,此与0)(?t w 于]1,(a 矛盾. 综上所述,第一个不等式成立.结合第一个不等式及h )3(表达式,再利用Green 函数正性及f 单调性,立即得到 2121)()(h h t u t u ???, ]1,0[?t . 即第二个不等式也成立,比较原理证毕.类似的方法,可证下面唯一性结果.引理5 对每一个固定的0?h ,问题h )2(的正解至多有一个. 证明:引理5是引理4的一个直接推论.下面证明h )2(正解的存在性.引理6 若条件(H1)和(H2)成立,则对每一个固定的0?h ,问题h)2(有解h h t u ?);(.特别地,当0?h 时,问题⑴有正解.证明:㈠当0?h 时,用h )3(的右端来定义一个映射h h D D ??:,其中})(];1,0[{:h t u C u D h ???.则))((t u ?满足))(,()()(t u t f t u ?????, )1,0( ..?t e a ,.)1())(()1)(( ,)0)((h u u h u ??????????下证?是h D 上的紧连续算子.第一步先证?连续:对任给的h D u ?,选取一串h k k D u ???1}{,使)(t u k 在]1,0[上一致地收敛到)(t u ,]1,0[ a.e. ,)),(,())(,(????t k t u t f t u t f k .考虑当],0[??t 时,???????????? 01 0 ]1,0[)1(],0[))(,(),())(,(),())((ds s u s f s G ds s u s f s t G t u k t k k ??????t t k t k tds s u s f s ds s u s sf 0 ))(,()())(,(??? ?????????????? 0 1)1(]))(,()1())(,()1[(ds s u s f s ds s u s sf k k t , 由于 ],,0[ a.e. ),,())(,(, ],0[ a.e. , )),(,())(,(????????t h t f t u t f t k t u t f t u t f k k 且????????? 0 1),()1(),(ds h s f s ds h s sf ,所以由控制收敛定理可知, ],0[ , ),)(())((???????t k t u t u k同理可证]1,[ , ),)(())((???????t k t u t u k ,这说明]1,0[ , ),)(())((??????t k t u t u k ,这表明?连续.第二步再证?是紧算子.⑴h D u ??,由?的定义及f 关于u 的单调性,有]1,0[,0))(())((???????t h t u t h ,这表明};{h D u u ??一致有界.⑵h D u ??,因为???????????????????????????????????1 0 ]1,0[)-)(1-(11- 1 11111 0 ]1,0[)-(11 1 0 11,t ,))(,(),( ))(,()1())(,()(,t 0 ,))(,(),( ))(,()())(,()()(???????????????????ds s u s f s G ds s u s f s ds s u s f s ds s u s f s G ds s u s f s ds s u s sf t u t t t t 所以??????????????????????????????. 1 ,),(),(),()1(),(,t 0 ,),(),(),(),()()( 1 1 0 ]1,0[)1)(1(1110 1 0 ]1,0[)1(11t ds h s f s G ds h s f s ds h s f ds h s f s G ds h s f ds h s sf t u t t ?????????????????将上述不等式右端定义为函数)(t M ,则]10[0)(,于?t M ,且?? 0 )(dt t M =?????????0 0 0 1),(),(t ds h s f dt ds h s sf dt ????????? 0 1 0 ]1,0[)1(1),(),(ds h s f s G dt =???????? 0 1 0 ]1,0[11),(),(),(2ds h s f s G ds h s sf ???,且?????????????1 1 1 1 1 0 ]1,0[1111),(),(),()1(),()(??????????t ds h s f s G ds h s f s dt ds h s f dt dt t M ??????????11 0 ]1,0[11),(),(),()1(2?????ds h s f s G ds h s f s .这说明]1,0[)(1L t M ?. 由)(t M 积分的绝对连续性可知};{h D u u ??等度连续,又因为};{h D u u ??一致有界,所以由Arzela-Ascoli 定理可知};{h D u u ??是列紧集,从而?是紧算子,再结合?的连续性可知?是紧连续算子.由Schauder 不动点定理可知?在h D 中至少具有一个不动点,记一个不动点为);(h t u ,则h h t u ?);(是h )3(的正解,从而h )2(有解h h t u ?);(.㈡当0?h 时任取一列单调下降的??1}{j j h ,使???j h j ,0.令);()(j j h t u t u ?,则由引理4可知)(lim :)(t u t u j j ??? 在]1,0[上一致成立.把)(t u j 代入j h )3(,再令??j ,利用单调收敛定理,得??????????????????????1 1 0 ]1,0[)1)(1(1]1,[ 0 1 0 ]1,0[)1(],0[.1,))(,(),())(,(),(,t 0 ,))(,(),())(,(),()(?????????????????t ds s u s f s G ds s u s f s t G ds s u s f s G ds s u s f s t G t u t t t 显然0)(?t u 是h )3(的解,且0)(??u .若0)(??u ,则0)()1(????u u .由于)1,0( a.e. , 0))(,()(?????t t u t f t u , 由)(t u 的凹性可知0)(?t u 于]1,0[.此时,由已知条件(H 2)可知,00??u ,使??????? 0 1 000),()1(),(ds u s f s ds u s sf .因而,利用f 的单调性,有???1 0]1,0[11)0,(),()(ds s f s G u ???? ???10 0]1,0[10),(),(ds u s f s G ?.这与0)(??u 矛盾,因而0)(??u ,从而01?)(u ,利用)(t u 的凹性立刻得到0)(?t u 于 ]1,0(.这说明)(t u 是问题h )3(的正解,从而由引理3可知)(t u 是问题⑴的正解.定理是引理5和引理6的直接推论.致谢籍此论文完成之际,作者首先向导师王俊禹教授表示最衷心的感谢.在王老师的悉心指导和帮助下,本文才得以完成.导师渊博的知识、高深的学问、严谨的治学态度和高尚的为人风范,使作者耳濡目染,受益匪浅.同时,作者也特别地向给予作者很多帮助的高文杰老师、刘停战老师、王清燕老师以及作者在攻读学位期间给予作者谆谆教诲的吉林大学的各位老师表示感谢.在完成本文期间,北华大学师范学院数学系的领导和同事都给予了无私的关怀与帮助,在此一并致谢.参考文献 [1]Il'in V A,Moiseev E I.Nonlocal boundary value problem of the first kind for a Sturm-Liouville operator in its differential and finite difference aspects[J].Differential Equations,1987,23(7):803~810. [2]Il'in V A,Moiseev E I.Nonlocal boundary value problem of the second kind for a Sturm-Liouville operator[J].Differential Equations,1987,23(8):979~987. [3]Gupta C P.Solvability of a three-point nonlinear boundary value problem for a second order ordinary differential equation[J].J Math Anal Appl,1992,168:540~551. [4]Gupta C P.A sharper condition for the solvability of a three-point second order boundary value problem[J]. J Math Anal Appl,1997,205:586~597. [5]Feng W,Webb J R L.Solvability of a three-point nonlinear boundary value problems at resonance[J].Nonlinear Analysis ,1997,30(6):3227~3238. [6]Feng W,Webb J R L.Solvability of a m-point boundary value problem with nonlinear growth[J].J Math Anal Appl,1997,212: 467~480. [7]Feng W.On a m-point nonlinear boundary value problem[J]. Nonlinear Analysis,1997,30(6):5369~5374. [8]Sarano S A. A remark on a second order three-point boundary value problem [J].J Math Anal Appl,1994,183:518~522. [9]Ma Ruyun. Existence theorems for a second order three-point boundary value problem [J].J Math Anal Appl,1997,212:430~ 442. [10]Ma Ruyun. Existence theorems for a second order m-point boundary value problem [J]. J Math Anal Appl,1997,211:545~ 555. [11]Ma Ruyun. Positive solutions of a nonlinear three-point boundary value problem[J]. Electron J Diff Eqns,1999,34: 1~8. [12] 马如云.二阶三点边值问题的正解.西北师范大学学报(自然科学版),2000,36(1):12~16.(Ma Ruyun.Positive solutions for second order three-point boundary value problems.Journal of Northwest Normal University(Natural Science Edition),2000,36(1):12~16.)摘要 二阶线性常微分方程多点边值问题的研究首先是由Il'in开始的[1,2].受此启发,Gupta讨论了一类非线性常微分方程三点边值问题的可解性[3].此后,更一般的多点边值问题的可解性问题受到普遍重视[4-10].但所有这些工作只涉及解的存在性,而未涉及正解的存在性.最近,马如云讨论了一类二阶三点边值问题的正解的存在性[11,12].但以上这些工作均未涉及具有奇性的多点边值问题正解的存在性. 本文研究了一类奇异非线性二阶三点边值问题.0)()1(,0)0( ,10),,(??????????????u u u t u t f u ⑴ 此处,我们采用如下假定: (H1) 10),1,0(??????.  (H2)),(u t f 是定义在),0()1,0(???上的函数,它满足条件:  ①对于每个固定的),(),,0(u t f u ???于)1,0(上非负可测, ,),()1(),(1 0 ???????ds u s f s ds u s sf ??  并且00??u , 使得 ?????100 0 0;)ds ,()1(),(??u s f s ds u s sf ②对于几乎所有的),(),1,0(u t f t ?作为u的函数是连续不增的. 通过摄动技巧,比较原理和Schauder不动点定理获得了所论问题正解的存在唯一性. 本文主要结果如下:定理:如果假设条件(H1)和(H2)成立,则问题⑴存在唯一正解. ABSTRACTSecond order multi-point boundary value problems of linear ordinary differential equations w ere firstly studied by Il'in [1,2], motivated by which, Gupta studied the solvability of three-point boundary value problems of nonlinear ordinary differential equations [3]. From then on, many authors have paid attentions to the solvability of more general forms of multi-point boundary value problems [4-10]. All of the above work involved the existence of solutions, however, no work involved the existence of positive solutions. Recently, Ma Ruyun studied the existence of positive solutions of second order three-point boundary value problems [11,12]. As far as we know, all of the above work did not involve the existence of positive solution of a singular nonlinear multi-point boundary value problem.In this thesis, We study a singular nonlinear three-point boundary value problem of second order following,0)()1(,0)0(,10),,(??????????????u u u t u t f u ⑴ where .10),1,0(?????? We make the following hypothesis throughout the thesis:(H 1) 10),1,0(??????.(H 2)),(u t f is a function defined in ),0()1,0(???and satisfying:①For each fixed ),(),,0(u t f u ??? is nonnegative measurablein )1,0(,,),()1(),(1 0 ???????ds u s f s ds u s sf ?? and there exists a 00?u such that?????100 0 0;)ds ,()1(),(??u s f s ds u s sf ② For a.e.),(),1,0(u t f t ? is continuous and decreasing in u .Under the above hypothesis, ),(u t f is permitted to be singular not only at 0?u ,but at 0?t and 1?t .To establish the existence of the positive solution of BVP ⑴, we consider the nonlinear boundary value problem,)1()()1(,)0(,10),,(????????????h u u h u t u t f u ??? h )2( where 0?h is a nonnegative parameter. For each fixed 0?h , BVP h )2( may be viewed as a perturbation of BVP ⑴.Utilizing the perturbation technique, comparison principles and the Schauder fixed point theorem, we obtain the following main result :THEOREM :Assume that the hypothesis (H 1)and (H 2)are satisfied ,then BVP ⑴ has a unique positive solution .To prove the main result ,we establish the following lemmas.LEMMA 1 For a given 0?u , we have.0),()1(lim ,0),(lim 1 0???????t t t t ds u s f t ds u s f t ??LEMMA 2 If )(t u is a positive solution of integral equationb t a ds s u s f s t G t u b a b a ????,))(,(),()( ],[,then the )(t u is a positive solution of BVP??????????,0)()(,),,(b u a u b t a u t f u where ????????????????. ),)((, ),)((),(11],[b s t a a t s b b t s a a s t b s t G ab a b b a )(? LEMMA 3 That )(t u is a positive solution of integral equationh t t t t h ds s u s f s G ds s u s f s t G t h ds s u s f s G ds s u s f s t G t u )3( 1 ,))(,(),( ))(,(),(,0 ,))(,(),( ))(,(),()(1 0]1,0[)1)(1(11 ]1,[1 0 ]1,0[)1( 0 ],0[????????????????????????????????????????????? is a necessary and sufficient condition for the statement that the )(t u is a positive solution of BVP h )2(.Where 0?h is a nonnegative parameter, ),(],[s t G b a is defined by )(?.LEMMA 4 For 2,1,??j h h j , let 2,1),(?j t u j be positive solutions of BVP h )2( respectively. Then ,2121)()(0h h t u t u ???? on ]1,0[ if 021??h h .LEMMA 5 For each fixed 0?h , BVP h )2( has at most one positive solution.LEMMA 6 Under the hypothesis (H 1) and (H 2),for each fixed 0?h , BVP h )2( has such a solution that h h t u ?);(. Especially, for 0?h , BVP ⑴ has a positive solution.。

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