一類具阻尼的二階奇異微分方程周期解的存在性

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1、AdvancesinAppliedMathematics應(yīng)用數(shù)學(xué)進(jìn)展,2017,6(3),348-356PublishedOnlineMay2017inHans.http://www.hanspub.org/journal/aamhttps://doi.org/10.12677/aam.2017.63040ExistenceofPeriodicSolutionsofaSecond-OrderSingularDampedDifferentialEquationYanhuaWang,ShengjunLi*CollegeofInformationSciencean

2、dTechnology,HainanUniversity,HaikouHainanthththReceived:May7,2017;accepted:May24,2017;published:May27,2017AbstractSingulardifferentialequationshaveimportantapplicationsinastronomy,physics,biologyandmanyotherappliedsciences.Inthispaper,byusingvariationalmethods,weprovetheexistenceof

3、atleastanon-trivialperiodicsolutionforthesecond-ordersingulardampeddifferentialequation1utqtut′′()+()′()?=gt().γut()KeywordsVariationalMethods,SingularDifferentialEquations,PeriodicSolutions,Existence一類具阻尼的二階奇異微分方程周期解的存在性*王燕華,李勝軍海南大學(xué),信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,海南海口收稿日期:2017年5月7日;錄用日期:2017年5月24日;發(fā)布日期

4、:2017年5月27日摘要奇異微分方程在天文學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科中有著廣泛的應(yīng)用,本文應(yīng)用變分方法,證明了二階阻*通訊作者。文章引用:王燕華,李勝軍.一類具阻尼的二階奇異微分方程周期解的存在性[J].應(yīng)用數(shù)學(xué)進(jìn)展,2017,6(3):348-356.https://doi.org/10.12677/aam.2017.63040王燕華,李勝軍1尼奇異微分方程utqtut′′()+()′()?=gt()至少有一個非平凡周期解的存在性結(jié)果。γut()關(guān)鍵詞變分方法,奇異微分方程,周期解,存在性Copyright?2017byauthorsandHansPubl

5、ishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/OpenAccess1.引言及主要結(jié)果變分學(xué)是研究泛函極值(以及更一般的臨界值)的一個數(shù)學(xué)分支;變分問題內(nèi)容非常豐富,從經(jīng)典力學(xué)到規(guī)范場論,物質(zhì)運(yùn)動的規(guī)律都遵從變分原理。臨界點(diǎn)理論是近幾十年來變分學(xué)發(fā)展最快的分支,同時也有許多應(yīng)用,特別是在微分方程解的存在性的證明中它是直接方法的一個重要補(bǔ)充[1]-

6、[6]。本文應(yīng)用“山路引理”研究奇異阻尼微分方程1utqtut′′()+()′()?=gt()(1)γut()T1T-周期解的存在性,其中qgC,∈>(?/,,1T??)γ,∫qtt()d0=,顯然非線性項(xiàng)?γ在原點(diǎn)具有排0ut()1斥奇異性,即lim?=?∞。最近,方程(1)周期解的存在性也受到少數(shù)幾個專家學(xué)者的關(guān)注。+γu→0ut()在文獻(xiàn)[7]中,應(yīng)用度的同倫不變性,對同倫方程的解進(jìn)行先驗(yàn)估計(jì),然后利用經(jīng)典的重合度理論,得到方程至少有一個正周期解;在文獻(xiàn)[8]和[9]中,通過考慮其Green函數(shù)的正性,分別應(yīng)用Leray-SchauderT二擇一原理和

7、Schauder不動點(diǎn)定理,研究了其周期解的存在性。一般情況下,當(dāng)∫qtt()d0>,對于方0T程(1)很難應(yīng)用變分法。本文,我們考慮∫qtt()d0=的情形,通過合理的假設(shè),在適當(dāng)?shù)腟obolev空間0上建立方程(1)的相應(yīng)的變分結(jié)構(gòu),利用“山路引理”,證明方程(1)至少有一個非平凡的T-周期解。定理1.假定條件T(H1)qgC,∈>(??/,1T)γ,且∫qtt()d0=;0u1(H2)lim+Fu()=+∞,其中Fu()=∫1γds;u→0us()????1(H3)Ms:sup=??:0<<+∞是有界的;γ????us()T(H4)lim(Fu()?g

8、u)=+∞,其中g(shù)定義為g:d=∫gtt()。u→+

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