SỰ KHÔNG TỒN TẠI NGHIỆM DƯƠNG CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG TRÌNH TÍCH PHÂN PHI TUYẾN LIÊN HỆ VỚI BÀI TOÁN NEUMANN
LÊ TRÙNG DƯƠNG
Trang nhan đề
Mục lục
Chương1: Tổng quan.
Chương2: Thiết lập phương trình tích phân phi tuyến.
Chương3: Sự không tồn tại nghiệm dương của phương trình tích phân phi tuyến với N=2.
Chương4: Sự không tồn tại nghiệm dương của phương trình tích phân phi tuyến với 0 < σ < γ + N, σ < N >= 2 .
Kết luận
Tài liệu tham khảo
12 trang |
Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 1686 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Sự không tồn tại nghiệm dương của một số phương trình tích phân phi tuyến liên hệ với bài toán neumann, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
30
CHUONG4.
Stj KHONG TON T~I NGHltM DUONG CUA PHUONG
TRINH TICH PHAN PHI TUYEN YOlo <cr<y+N, cr<N, N~2
4.1.GIOI THItU
Trongchuangnay,chungWixetslfkhongt6nt':linghi~mduongcuaphuong
trlnhtichphanphituye'n
(4.1) u(x)=bN f g(x,y,U~Y))dY,VxEIRN,
IRN Iy - xl
trong d6 bN =((N -1 )CON+lt voi CON+lIa di~ntich cua m~tc~udon vi trong
IR n+l, N ~2; cr<N Ia mQts6 duongchotruocva g: IR2NXIR+~ IR la ham
lientlJCchotruocthmldi~uki~n:
T6nt':licach~ngs6 a,~,y~0 vaM >0 saGcho
(4.2) g(x,y,u)~MlxIP.lyIYua,Vx,YEIRN, Vu~o,
vamQts6di~uki~nb6sungthem.
4.2.nfNH LY VE sTjKHONG TONT~I NGHItM DUONG
Khonglamma'tinht6ngquat,chungtac6thSgiasar~ngbN=I voivi~c
thayd6ih~ngs6M tronggiathie't(4.2)cuag.
Phuongtrlnhtichphan(4.1)duQcvie'tl':livoi bN =I
(4.3) u(x)= fg(x,y,U~Y))dY=TU(X),VxEIRN,
lRN Iy - xl
trongd6 0<cr<y+N, cr<N, N ~2.
Khi d6tac6ke'tquachinhnhusau.
31
Binh ly 4.1.Gidsit g:IR 2NXIR+~ IR fahamlient1:lCthoddiiu ki~n:
(4.4)
T8nt{licachlings6a,~,y~0 vaM>O,0<cr<y+N, cr<N, N ~2 saocho
g(x,y, u)~ MlxlP.lylYua \lx,y E IR N, \lu ~O.
Ne'u O~a~(N+y)/(cr-~) thi phTiO'ngtrinh tichphfin (4.1) khong c6
nghi~m lien t1:lCdTiO'ng.
Trudelientaeffnb6dSsauday.
B6 d~4.1.V{fim6ip~0, q~0, XEIRN tadi;it
(4.5)
Khi d6
(4.6)
(4.7)
A[P,qKx)= f lylP(1+Iyltq
IRN Iy-xlcr dy.
Ne'uq-p~N-cr, A[P,qlx)=+oo,
Ne'uq -p >N -cr, A[P,qlx) hQit1:lva
1 1 ffiN !XIP+N-cr
A[P,qKx)<:(N+P + q)20' (l+lxlt'
trongd6 ffiNfadi~ntickcuami;itcdudO'nvi trangIRN.
Chungminhb6d~4.1.
a)Giasaq-p ~N-cr.
(4.8)
tasur ra
(4.9)
Dungba'td£ngthuetamgiae
Iy- xl ~Iyl+lxi, \Ix E IR N,
A[P,qlx) ~ f lylP(1+Iyltq .
IRN Iy - xlcr dy
+00 rP+N-ldr
= ffiN f(1 +r)q(r +Ixlt = ffiNJp,q,cr.
Tich phanJ p,q,crphanky khi q+cr- p- N +1~1 hay q- p ~N - cr vahQitl.1khi
q- p >N - cr. Do d6
(4.10)
32
'\IxE IRN,A[P,qKx) phankykhi q- p S;N - cr.
b)Gia sa q- p >N - cr.Ta sechungminhr~ngA[p, q](x)hQitlJ,vdimQix EIR N.
(4.11)
i) Gia sax =0,taco
A[P,qKo)=f (1+lyltq
IRN Iyl"-P dy
+00 rN-ldr +00 dr
= ffiN J (1 + r )qr"-P =ffiN J (1 +r)qr,,-p-N+l.
+00 d
VI the',tichphan f( ) r N 1 hQitlJ khivachIkhi1 q ,,-p- +0 +r r
cr- p- N +1<1<q+cr- P - N +1 hay - p <N - cr<q- p hay N - cr<q- p va
+00 d
tichphan f( ) r N1 phanky khivachIkhi N - cr~q- p.1 q ,,-p- +0 +r r
VI the',
(4.12)
va
(4.13)
A[P,qlo) hQitl;lkhivachIkhi N - cr<q- p,
A[P,qlo) phankykhivachIkhi N - cr~q- p.
ii) Giasax*-o vaR >31xl>O.Tavie'tl~iA[P,qKx)thanht6nghaitichphan
A[P,qlx)= f IYIP(I+IYltqd f lyIP(I+lyl)-q
1 I
" y+ dy
ly-xlsR y - X ly-xl2RIy- xl"
==IR (x)+JR (x).
* Danhgia IR(x)= f lylP(1+Iyltqd
I I
" y.
ly-xlsR Y - X
(4.14)
Taco
(4.15) IR(x)= f lylP(1+Iyltq
1 I
" dy
ly-xlsR Y- X
s; suplyIP(I+lyltq f ~
ly-xl<R- ly-xlsRIy - xl"
33
R
= sup lylP(1+!yltqffiNJ rN-cr-Idr
ly-xl::;R 0
R N-cr
= sup lylP (1+Iyl)-qffiN - < +00.
ly-xl::;R N - 0'
* Banhgia J R(x)= f lylP(1+Iyltq
I I
cr dy.
ly-xl~R Y - X
Ta co
(4.16) JR(x)= J lyIP(I+lyltq
ly-xl~R Iy- xlcr dy
~ f lylP(1+Iyl)-q
lyl~R-lxlIy- xlcr dy
~ f iyiP (1+Iyltq
lyl~R-NIlyl-Ixr dy
=ffiN +J rP (1+rtqrN-Idr
R-N Ir-Ixr
-too dr
=ffiN f .
R-Ixllr-Ixr (1+r)Qr-p-N+l
Cht1yding,tit R >31xl>0, taco r:;t:lxi, Vr ~R -Ixl.
+00 dr
Do do rich phan f cr hQi t1;l khi 0' +q- p- N +1>1 hay
R-N Ir -Ixll (1+ r)q r-p-N+I
N - 0'<q- p. Do do,
(4.17) JR(x) hQit1;lkhi N -0' <q-p.
Suyratit(4.12),(4.14),(4.15)va(4.17),taco
(4.18) VxEIRN, A[P,qKx)hQit1;lkhiN-O'<q-p.
Hannlla,vdi q- p>N - 0', tavie"tl~i
(4.19)
34
Ixl p+N-ld +00 p+N-ld
J p,q,cr=f(1 r)q( lit + f(1 r)q ( I I)cr0 + r +x Ixl +r r +x
- (I) (2) \-I IR N- J p,q,cr+J p,q,cr, V X E .
Chungta danhgia tungtichphan J~:q,crva J~~~,cr'
(4.20)
(4.21)
.
) 1:"\' h
"'
J (I)J van gla p,q,cr
1 Ixl rP+N-Idr 1 Ix/P+N-cr
J( ) > f - x .
p,q,cr- 0(l+/xl)q~xl+lxlt (N +p)2cr (1+Ixl)q
..
) 1:"\' h
"'
J (2)JJ van gla p,q,cr
+00 p+N-l d 1 +00 p+N-crd
J(2) > f r r =- f
r r
p,q,cr-
(1 )
q
( )
cr 2cr (1 )
q
Ixl +r r +r Ixl r +r
IxIP+N-cr+00 dr 1 IxIP+N-cr
Z 2cr I~ (l+r)q+I =q2crx (l+lxJ)q.
Vi the'tu(4.19),(4.20)va (4.21)tasuyradanhgia(4.7).Do d6b6dSduQcchung
minhhoanloan.
Chung minh dinh Iy 4.1.Ta chungminhbAngphanchung.Gia sudng tant<;li
mQtnghi~mduonglientlJCu(x)cuaphuongtrinhtichphan(4.3).Gia sudng tan
tO. Vi u lien tlJC,do d6 tant0saocho
(4.22) u(x»!u(xo)=L, VxEIRN, Ix-xo/:::;ro.2
Tasuyratu(4.3),(4.4),(4.22)vatinhdondi~ucualoantutichphanfAng
(4.23) u(x)=Tu(x)zMlxl~f lylY ua(y~dy
IRN Iy-xl
zM/xl~Cx fly/Y dy .
Iy-xol~roIy - xlcr
SudlJngbc1tdingthuc
(4.24)
35
Iy - Xl :s;Iyl+Ixl :s;(1+Ixo1+foXl +Ixl), '\Ix, y E IR N, Iy - XoI :s;fo .
Ta thudu<jctu(4.23),(4.24)ding
(4.25)
trongd6
(4.26)
u(x)~u](x)=m]lxIPl(I+lxltql'\IxEIRN,
fP] =~, q] =cr,
lm] =MU(l+lxo l+fof"ly-!lr:IYdy.
Dungbfftd£ngthuc(4.3)mQtI~nmIa,tasuyfa tu(4.25)dug
(4.27) u(x)=Tu(x)~Mlxl~flylY ua(y~dy
IRN Iy - xl
~ Mlxl~ f lylY u~(y~dy
IRN Iy-xl
=Mm~Ixl~f lylY Iylapl (1+lYltaqldy
IRN Iy - xl
~ lyly+aPI(1+Iyltaql
=Mm~lxl f cr dy
IRN Iy - xl
=Mm~lxl~A[y +apI,aqIKx) '\IxE IR N.
Ta xetcactfuongh<jpkhaccuaa.
Tru'ong hqp 1 : O:s;a:S;(N-cr+y)/(cr-~). Ta thu du<jctu (4.7), (4.27)voi
P =Y+api=Y+a~,q=aql=acr,q- P=a(cr-~)-y:s;N - cr,f~ng
(4.28) u(x) =+00, '\Ix E IR N.
Di€u nay matithuan.
Tru'ong hqp 2 : (y+N-cr)/(cr-~)<a«N+y)/(cr-~). Dung (4.7) voi
p=y+ap] =y+a~, q=aq] =acr,q-p=a(cr-~)-y>N-cr, ta suy tu (4.27)
f~ng
36
(
1 1
J
I IP+y+aPI +N-cr
(4.29)u(x)ZU2(x)=Mm~ . +- .roN.X() VxEIRNN +y+apl aql 2cr l+lxl aql
trongd6
=m21xlPz(1+Ixj)-QZ Vx E IR N,
PZ =api +P+y+N - cr,
(4.30) ~ qz =aql
a
(
1 1
J
ruN
mz =Mml N +y+api +aql . 2" .
Giiisading
(4.31) u(x)Zuk-l(x)=mk-llxIPk-1 (1+IxltQk-l, Vx E IRN.
NSu aqk-I-y-apk-I >N -cr, khid6,sadl;lng(4.3),(4.7)va(4.31),tathuduQc
(4.32) u(x)=Tu(x)zMlxlPf lylY ua(y~dy
IRN Jy - xl
zMJxlP f lylYU~-I(y] dy
IRN Iy-xl
=Mm~-llxIPf lylY lylaPk-l (1+lyltaQk-1dy
IRN Iy- xl"
=Mm~-llxIPf lylaPk-l+Y(1+lyltaQk-ldy
IRN Iy-xl"
=Mm~-llxIPA[apk-l +y,aqk-llx)
zMm~-l
[
1 +~
]
. ro~ .lxIP+N+aPk-l+Y-"(1 + IxltaQk-l
N +aPk-l +y aqk-l 2
zuk(x)=mklxIPk(l+lxltQk, VxEIRN,
trongd6cacday {Pk}'{qk}'{mk}duQcxacdinhbdicaccongthti'cquin<;lpsail
(4.33)
37
Pk =aPk-l +~+y+N - cr,
qk =aqk-I
=Mm~-I(J)N
[
1 ~
]
k >3mk + - .
2" N +y+apk-I aqk-I
Tu (4.30),(4.32)tathuduQc
f
(k-lXY+N +~-cr)+~, a=l,
(4.34)Pk=
(
1- a k-l
J(
R N ) R k-l N - cr+y N +y 1Y+I-'+ -cr +I-'a , <a<-, a:l:- .
I-a cr-~ cr-~
(4.35) qk =aq =cra
k-I
k-l .
Ta suyfa fU (4.3)va(4.32)ding
(4.36) u(x)2 Mm~lxlPA[y +aPk,aQkKx) \7'xE IR N.
Vi v~y,tu(4.35),(4.36),tachic~nchQnsf)tl!nhienk 2 3 saDcho
(4.37) aqk- ark - Y~N - cr<aqk-l- aPk-l- Y
bdivi A[y+apk'aqkIx) =+00.
Do (4.34),(4.35)bfftding thuc(4.37)tuongduongvdi
(4.38)
hay
(4.39)
cr
k -1 < ~k, a =1
N -cr+y+~
k 1
1
I
(
- a~- (N- cr+y)
)
k- <- n <
Ina a(cr-~)-(N-y) - ,
K N -cr+y N +yneu <a<-, a:l:-l.
cr-~ cr-~
Do (4.34),(4.35),(4.37)-(4.39)tachQnk nhusau
i) Ne'u a =1, ta chQn k thoa cr/(N - cr+~+y)~k <1+cr/(N - cr+~+y).
ii) Ne'u (N- cr+y)/(cr-~)<a <(N+y)/(cr-~),a:l:-1 ta chQnk thoa
,. 1
(
- a~- (N- cr+Y)
Jko~k <ko+1,VOlko=-In ( )a ( ) .Ina cr-~ - N +y
38
Tru'dng h(jp 3 : a =(N+y)/(cr- ~).
Vdi Y+aPI =Y+a~,aql=N +y+a~,tavie'tI~i(4.27)nhusan
(4.40) I I
y+apl(1 I I) -aql
u(x)?:: Mm~lxlJ3 f y +: dy
IRN Iy-xl
J3 lyly+aJ3(1+lyltN-y-aJ3
=Mm~lxl f "dy
IRN Iy-xl
=Mmnxl~A[y+a~,N+y+a~Ix) \Ix E IRN.
V di m6i x E IR N,Ixl ?::1, ta c6
(4.41) A[y+a~,N +y+a~Ix)?:: f lyly+aJ3(1+lyltN-y-aJ3d
IRN ~yl+lxlt y
+00
= ffiN f ry+aJ3+N-l
0(1+r)Y+aJ3+N(r+lxltdr
Ixl
> f
ry+aJ3+N-l
- ffiN
1(I+r)Y+aJ3+N(r+lxlt dr=ffiNB(x)
Vdi m6i r thoa 1::::;r ::::;Ixl ta c6
(4.42)
Dod6
(4.43)
(
r
)
y+ap+N 1 1 mill {I,21-a}
1+r ?::2y+ap+N;(r +Ixl)a-I?:: Ixla-I'
IXI
(
r
)
y+aJ3+N I dr
B(x)= - . .
! 1+r (r+Ixlt-l r(r+Ixl)
> 1 .min{I,21-,,}.lxldr
- 2y+aJ3+N Ixl" !r(r+Ixl)
= I .mill{I,21-aL In
(
l +Ixl
]
.
2y+(X~+N Ixla 2
Tli (4.40),(4.41),(4.43)taduQc
(4.44)
trongd6
(4.45)
Gii sar~ng
(4.46)
39.
fO, Ixl:::;l,
u(x)~v,(x)~lC,lxl>-<H 1+;xl)r Ixl ~1,
sz =1,Cz =Mm~coN2Y+~~+Nmin{1,21-o}.
0, IxJ:::;1,
u(x)~v,-.(x)~jc,-"x,P-H1+2Ixl))"', Ixl~1,
Ck-h Sk-lla nhfi'ngh~ngsf).
Sadvng(4.3),(4.4),(4.46)tadu'Qc
(4.47) u(x)~Mlxl~J lylY V~-l(y)dy
IRN Iy - xl<J
~Mlxl~ J lylY . V~-l(Y) d
IRN ~yl+Ixlt y
Iyly+a(p-cr)
[
In
(
1+Iyl
]J
aSk-l
=MlxIPc~-lJ 2
~yl+Ixl)cr dy
+00ry+a(p-cr)+N-l
[
ln
(
l +r
)]
aSk-l
=Mco
I
x
l
PCa f
2
N k-l
1 (r+lxlt dr.
Vdi Ixl~1, ta du'Qc
(4.48)
Y+a(p-cr)+N-l
[
ln
(
~
)]
aSk-l
[ ( IIJ]
aSk-l +00 y+a(p-cr)+N-l
+00r 2 1+x f r dr
! (r+lxlt dr~ In 2 Ixl (r+rt
40
[ (
I
IJ]
ask-l +00
=~ In I +x fry+a~+N-aY-O"-ldr
20" 2 Ixl
[ (
I
IJ]
ask-l +00
=~ In 1+x fr-O"-ldr
20" 2 Ixl
=~ .~
[
In
(
~
J]
aSk-l .
cr20" IxlO" 2
Tit (4.47),(4.48)taduQc
(4.49)
0 Ixl~l,,
u(x)~ Vk(X)~jCklxl~-crHl~lxl)r, [xld,
trongd6
(4.50) C
Ia
Sk=ask-I' k =-MCONCk-l' k~3.
cr20"
Tit (4.45),(4.50)taduQc
(4.51)
( )
k-2
- k-2 - N +y C -! [dC]
ak-2
sk- a - cr- p , k - d 2 ,
trongd6
(4.52)
1
d=
(
~MCON
)
a-l, a= N +y.
cr20" cr- P
Do d6 voi Ixl~1, ta viSt I<.ti(4.49)
(4.53)
k-2
u(x);,Vk(X)=~IxIP~cr(dC2lnC :Ixl) r \fL 2.
ChQnXo E IR N vdi IxoI ;" 1 saocho dC, InC +~xoI) >1. Ap d\lllg b3 dE (4.2), ta co
k-2
U(Xo)20V(Xo)=~lxolP-cr(dC21f +~xolJr -H<'O khi k-Hoo.
41
Suy fa
U(Xo)=+00
DiSunaymallthu§.n.
Dinhly (4.1)duQcchungminhhoantfft.