SỰ KHÔNG TỒN TẠI NGHIỆM DƯƠNG CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG TRÌNH TÍCH PHÂN PHI TUYẾN LIÊN KẾT VỚI BÀI TOÁN NEUMANN TRONG NỮA KHÔNG GIAN TRÊN
NGHIÊM THỊ VÂN ANH
Trang nhan đề
Mục lục
Chương1: Phần 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 với σ = N -1,
Chương5: Sự không tồn tại nghiệm dương của phương trình tích phân phi tuyến với 0
Chương6: Sự không tồn tại nghiệm dương của phương trình tích phân phi tuyến liên kết với phương trình Laplace trong tọa độ trụ.
Kết luận
Tài liệu tham khảo
11 trang |
Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 1781 | 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 kết với bài toán neumann trong nửa không gian trên, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lugnvantotnghi?p Trang13
CHU<1NG3
st; KHONG TON T~I NGHI:tM DU<1NG
CUA PHU<1NGTRINH TICH PHAN
PHI TUYEN VOl N =2
ChungWi xetslfkh6ngt6nt~inghi<$mdu'dngcuaphu'dngtrinhtichphan
phituy€nsailday(tu'dnglingvoi N =2.)
(3.1) - ~ If g«!;,7],u«!;,7])) d<!;d7], V(x,y) E IR2,
u(x,y) - 21ffR2 ~(x- <!;)2+(y - 7])2
voi R: IR2 x [0,+00)--+[0,+00)thoacac di~uki<$n:
(G1)g la ham lien t1;lC,
(G2) T6n t~ihaih~ngsf{ M >O,a2 0saocho:
g(x,y,v)2Mva, Vx,YEIR,Vv20.
ChungWi xetbai toan(1.1),(1.2)c1;lth~voi N =2 nhu'sau:
(3.2)
(3.3)
L'lv=0, (x,y,z) E IR: ={(x,y,z) E IR3, z> O},
-vo(x,y,O)=g(x,y,v(x,y,O)),(x,y)E IR2,
trongdo g thoacacdi~uki<$n(G1),(G2).
Cac tinhchfit (81),(82)du'QC1;lth~l~inhu'sau:
(8;) V E C\IR:) () CUR:), VZ E C(IR:),
(i) lim sup Iv(x,y,z}1=0,
11~+OOx2+/+z2=R2,z>0
(8; )
(ii) lim S
.
up
I
xOv(x,y,z)+y Ov(x,y,z)+ZOv(x,y,z)1=0.
II-HOO x2+/+z2=1I2,DO ax cy az
Khidotacodinhly sail:
Dinh ly 3.1: Ntu nghi~m v cua hai loan (3.2), (3.3) vcJi
g : IR2 x [0,+00)--+[0,+00)la hamlientT;lCthoacactinhchat (8;), (8;). Khi d6 v fa
nghi~mcuaphuangtrinhtichphanphi tuytnsau:
LU{Jnwintotnghifp Trang14
(3.4) v(x,y,z)=~ If g(e;,7J,v(e;,7J,O)) de;d7J,V(x,y,z)EIR~.
2Jr R2~(x-e;)2 +(Y_7J)2 +Z2
Ta clinggiil sd'dinggiatq bien u(x,y)=v(x,y,O)cuanghic%mv cuab~liroan
(3.2),(3.3)thoa di~ukic%n:
(S;) Tichphan If g(e;,7J'2v(e;,7J,0))2 de;d7J t6nt1;li V(x,Y)EIR2.
,,' ~(x-e;) +(Y-7J)
Khi do, dungdinh 19hQi tl;lbi ch~n,cho z -+0+trongphuongtrinhrich phan
(3.3),nhovao (S;), tathudu<;1c:
u(x,y,O)=~ If g(e;,7J,u(e;,7J,O))de;d7J,V(x,Y)EIR2.
2Jr R2~(x-e;)2 +(Y_7J)2
Khi do,phuongtrinhrichphan(3.5)du<;1cvi€t l1;lirheaffnham u(x,y)=v(x,y,O)
(3.5)
nhusail:
(3.6) u(x,y) =A[g(e;,7J,u(e;,7J))](x,y)
==~ If g(e;,7J,u(e;,7J))2 de;d7J, V(x,y) E IR2.
2Jr R2~(x-e;)2 +(Y-7J)
trongdoA Ia mQtroantd'tuy€ntinhxacdinhbAngcongthuc:
(3.6) A[G(e;'7J)](x,y)=~If G(e;,7J)de;d7J , V(x,y)EIR2.
2Jr R2~(x-e;)2 +(Y_7J)2
Ta chi cgn chungminh rAngphuongtrinh rich phan (3.6) khong co nghic%l11
du'onglien tl;lC.Trudch€t tacgnmQtb6 d~sailday:
B,:J d~ 3 1 tT" . ( ) R
2 ,
0 e . . v(Jl mQl x,y E ta co:
(i) A[(1+Je;2 +7J2ra](x,y) =+00,ntu O<a::;;l,
(ii) A[ (1+JI;' +~2 ra ](x,y) " ~ ' ntu a> 1,2(a -1)( 1+ x2+y2 t-1
~ 1n(1+JX2 +y2 ) A'
(iii)A[(1+ e;2+7J2)-2](x,y)2: ~ ,neua=2.4 x2+y2
Chung minh.
(i) 0<a::;;1: Sd'dl;lngbfftd!ng thucsailday
Lu(mvantotnghi~p Trang15
(3.7)
1 1>
~(x-.;)2 +(y_7])2 - ~x2+y2 +~.;2+7]2
1 1
~ x ~ ' Vx,y,.;,7]E JR,1+~X2 +y2 1+ .;2+7]2
vasaildodBibie'nsf)quatQadQeve,tathuducJe
(3.8) A[(l+~.;2+7]2ra](x,y)=~ H(l+~.;2 +7]2rad.;d7]
2n:R, ~(x-';Y+(Y-7]Y
~~ fJ d.;d7]
2n:R2(1+~.;2+7]2)a(~.;2+7]2+~x2+y2)
+00 rdr
~ f -+00.
0 (1+r) a ( r +~x2+y2 )
(ii) a>1:Tuongtvnhu(3.8),taco
(3.9)
+<x:J rdr
A[(l+~l;'+~' )-a](x,y);" f (1+r)"(r+Jx2+y2)
> +I rdr
- J~2+y'(l+rt( r+~x2 +y2 ) .
Tli batd£ngthuesail
(3.10)
r 1>-
r +~x2+y2 - 2'
I 2 2
Vr~vx +y ,
tathudu'cJetU(3.9)ding
A[(l+~.;2+7]2)-a](x,y)~! 1 ~ a2 u-i( l+r)
-yx-+r
(3.11)
1
- 2(a -1)( 1+~x2+y2 t-I'
(iii) a =2:Tu'ongtvnhu(3.8),taco
(3.12)
+00 rdr
A[(l+~I;'+1J' F'](x,y) " f (l+r)'(r+~x'+y')
Lugnvantotnghi~p Trang16
>] rdr
- 1(1+r)2(r+~x2+y2)'
Sa dl;lngba'td~ngthuc
(3.13)
r 1->-
(1+r)2 - 4r'
Vr ~1,
tasoyfa
(3.14)
1+00 dr
A[(l+~~' +ry'F'](x,y) ;"4 fr(r+.,J;2+y2 )
+00
= 1 f(~- 1 )dr
4~x2+y2 I r r +~x2+y2
+00
1 r
= xln( )
4~x2+y2 r +~x2+y2
_In(1+Jx2 +y2)
- 4 ~x2+y2
B6 d~3.1du'<;5cchangminh.
Ta phatbi€u ketquachinhtrongph~nnaynhusau:
Djnh Iy 3.2:Gidsading g thoacacgiGthitt (Gi),(G2)vai 0<as;2. Khi do
phuangtrlnhtichphan(3.1)khongconghi~mduanglientlf,c.
Chung minh. B~ngphuongphapphan chang,gia sa r~ngphuongtrlnh tich
phan (3.1) co nghi~mduonglien tl;lc u=u(x,y). Gia sa r~ngt6n t<;li
(xo,Yo)EIR2saocho u(xo,Yo)>0.Do u lientl;lc,khidot6nt0 saocho
(3.15)
1
u(x,y)>-u(xo,Yo)==mo,2
Vex,y) E Brn(xo,Yo)={(x,y) :(x - xo)2+(y - YO)2<r02}.
Tasuytu (G2),(3.5),(3.15)vatinhdondi~ucualoanta A, r~ng
(3.16) u(x,y)=A[g(~,1],u(~,1]))](x,y)~A[M ua(~,1])](x,y)
LucJ-nvantotnghifp Trang17
=M If ua(;,17)d;d17 ~M(mot If d;d17 ,
27rR2~(x-;)2 +(Y-17)2 27r B'1J(XO,yo)~(X-;)2+(Y-17)2
V(x,y) E JR2.
SU'dl;lngba'td£ngthucsauday
(3.17) ~(x- ;)2 +(y -17)2s;~x2+y2 +~;2 +172
S;(l+~X2 +y2 )(1+~;2 +172)
S;(1+~x2+y2)(l+~X5 +Y5 +~(;-xO)2 +(17-YO)2)
S;(1+ ~x2 +y2 )(1 +J xg + yg + f02),
Vx,y E JR, V(;,17) E Bro(xo,Yo), ta thudu'<;1c:
(3.18) M(mo)a If d;d17
27r BI'[)(XO'Yo)~(x-;)2+(y-17)2
M(mo)a
> 27r Ifd; d17
- ~ 2 2 ~ 2 2 2)(1+ x +y )(1+ Xo+Yo +fO BI'[)(xo,Yo)
M(mo)a
> 27r 7r~2
- (1+~x2+y2)(1+~X5+Y5 +fi ) 0
M(mot 2
7rfo 1
> 27r x
- (1+~x5+Y5 +f02) (1+~X2+y2)'
Ta suytu (3.16),(3.18)r~ng
(3.19) m)
u(x,y)~ ~ ==u\(x,y)1+ x2 +y2
Vx,y E JR,
voi
M a 2mOfO
ml= ~ 2 2 2'2(1+ Xo +Yo +rO)
Ta xetcaetntongh<;1pkhacnhaucua a.
Tru'ongh(jp 1: 0<a S;1.
Lu~nwin totnghifp Trang18
TathuduQctu (Gz),(3.5),(3.19)vatinhddndi~ucuatoanta A, r~ng
(3.20) u(x,y) =A[g(q,7],u(q,7]))](x,y);:::A[M ua(q,7])](x,y)
;:::A[M uf (q,7])](x,y)
=Mm~A[(I+Jqz+7]z ra](X,y) =+00,
dobe)d~3.1,(i). Dayla di~uvo19.
Truong hqp 2: 1<a <2.
Ap dl,lngbe)d~3.1(ii), tathuduQctu (Gz),(3.5),va tinhddndi~ucuatoanta A,
r~ng
(3.21) u(x,y)=A[g(q,7],u(q,7]))](x,y);:::A[Mua(q,7])](x,y)
;:::A[M uf (q,7])](x,y)
=M mf A[ (1+~qZ+7]z)-a](x,y)
Mma> 1
- 2(a-I)(I+~xZ+yZ )a-l
f z z-n
=mz(1+vx +y ) ==uz(x,y),
trongdo
(3.22)
M a
mz= ml
2(a-I)' qz=a-l.
Bangquyn<;tpagiasar~ng
(3.23) u(x,y);:::Uk-l(x,y) ==mk-l (1 +Jxz +y2 rQk-l, V(x,y) E IR2.
Ne'u aqk-l>1,khi do, sa d\lngbe)d~3.1,(ii), ta thuduQctu (Gz), (3.5),(3.23)
ding
(3.24) u(X,y) =A [g(q,7],u(q,7]»)](x,y);:::A[M ua(q,7])](x,y)
;:::A[M uk-l (q,7])](x,y)
=Mmk-IA[(I+~qZ +7]z)-aQk-l](x,y)
Lu(mvantotnghi~p Trang19
> M mk-I
- 2(aqk-l -1)( 1+~x2 +y2 )aqk-J-l
f 2 2 -qk
=mk(I+-yx +y ) =Uk(x,y),
trongdocacdaysO'{qd,{mddU<;1cxacdinhb(ji c6ngthucquin(;lp:
(3.25) qk=aqk-I-I,k=2,3,...; q]=I,
(3.26) M m:-1 k =2,3,...- ,
mk- 2qk
Tu (3.25),(3.26)tathudU<;1c
(3.27)
(2- ) k-] M mk-I
_1- a a ,mk= , Vk=2,3,....
qk - a -I 2qk
Do 1<a <2, taco th~chQndU<;1csO'tv nhienko,ph\!thuQcVaGa, saDcho:
(3.28) - In(2- a) 5:,ko<1- In(2- a) .Ina Ina
Voi sO'tv nhien kodu<;1cchQn,taco
(3.29) O<aqk 5:,1.0
Sad\!ngb6d~3.1,(i),tathudu<;1ctu (G2),(3.5),(3.24),(3.29),ding
(3.30) U(x,y)=A[g(q,17,u(q,17))](x,y)~A[M ua(q,17)](x,y)
~A[M u~(q,17)](x,y)
=M m:oA[(1+r+ 172raqko](x,y)=+00.
Btnh 193.2 dU<;1cchung minh cho truongh<;1p2.
Tru'ong hqp 3: a =2.
Voi a =2, apdl;1ngb6d~3.1,(iii), tathudU<;1ctu (G2),(3.5),va t1nhdondit%u
cuatoan
ta A, ding
(3.31) u(x,y) = A [g(q, 17,u(q,17))](x,y) ~A[M u2(q,17)](x,y)
Lu{mvantotnghi~p Trang20
~A[Muf(~,7])](x,y)
=MmfA[(1+~~2+7]2)-2](x,y)
~M mf In(1+Jx2 +y2 )
4~x2+y2 .
TaSuyfatu(3.31)ding
(3.32)
trangdo
(3.33)
Giasading:
(3.34)
u(x,y)~v2(x,y)
=
C2
~x2+y2 [
~
]
P2
1+ x2 + 2
In( 2 y) , x2 +y2 ~1,
x2 +y2 ~1.0,
_ 1 C 1 2P2 -, 2 =-Mm].4
u(x,y) ~vk-l(x,y)
=
Ck-l
0y2 (
~ 2 2
J
Pk-l
In(1+ x2 +y) , x2 +y2 ~1,
x2 +y2 ~1.0,
trangdo Pk-l'Ck-l la caeh~ngs6duong.
SadlJnggiathie't(G2)va (3.5),(3.34),taco:
(3.35) u(x,y)=A[g(~,7],u(~,7]))](x,y)~A[M u2(~,7])](x,y)
~A[M VLl (~,lJ)](x,y)
2
= M If Vk-l (~,7])d~d7]
2ff R2~(x- ~)2+(y - 7])2
~ M If VLl (~,7])d~d7]
2ff ~2+7J2;::1~(x-~)2 +(y_7])2
Lwjn vantotnghi~p Trang21
>McLI If- 2 2
7r ;;2+1];:::1
( ~ 2 2
J
2Pk_1
lln( 1 +{;2 +1]) d{; d1]
(~2+172)~(x-~)2+(Y-17)2
>McLI If
- 27r ;;2+1]2;:::1
( ~ 2 2
]
2Pk-I
lln(l+ ';2 +'1) d.;d'l
(~2+172)(~~2+172+~x2 +y2 )
+00
(
In(1+r
)
2Pk_1
~MC2 f
2) dr
k-I
I r(r +~X
2 2 .
+y )
Ta xettru'ongh<;1px2 +y2~1, taco
(3.36) (
1+r
)
2Pk-1
(
1+r
)
2Pk-1
+a:J In(2 ) dr > +a:J In(2 ) dr
f ~ 2 2 - f ~ 2 21 r(r + x +y) ~x2+i r(r + x +y )
( J
2Pk_1 '
1+~x2+y2 +a:Jf
dr
~ In() 2 2
2 ~x2+ir(r+p +y )
-
[
1+~x2+y2 )
J
2PH 1 1 (! - 1 )dr
- In( 2 ~x2+y2 ~x2+i r r+~x2 +y2
1+a:J
)
2Pk_1 r2 2 1
1
1+ x +y xn 2 2
=[lll( ~2 ) ~x2+y2 r+p +y l~x2+Y'
[
1+~x2+y2
)J
2Pk-I ln2
= In( .
2 ~x2+y2
Vdi x2+y2~1,tasuytu (3.35),(3.36)r~ng
(
l+r
)
2Pk-l
2 +a:J In( 2 ) dr
u(x,y) ~MCk-1 f ~1 r(r + x2 +y2 )
(3.37)
Lu(jnvantotnghi~p Trang22
(
~
J
2Pk_1
>McLl In2 1 1+ x2+y2
- ~ n( ).X2+y2 2
Tli (3.35),(3.37),tathuduqc
(3.38) u(x,y) ~Vk(x,y)
0,
(
~ 2 2
J
Pk
1+ x +y 2 2
In( 2 ), x +y ~1,
x2 +y2 ~1.
=
ck
~x2+y2
trongdo Pk,Ck lacach~ngsf)dudngxacdinhboicaccongthucquin(;lp.
(3.39) Pk =2Pk-P Ck =McLlln2, k=3,4,....
Tli (3.33),(3.39)taco
k-2 1 2k-I-1.1 ~ 2k-1
Pk =2 , Ck=-M (-m]vln2) .In2 2
Nho VaG(3.40)tavie'tl(;li(3.38)voi x2+y2 ~1nhu'sau
(3.40)
(3.41) u(x,y) ~vk(x,y)
= 1
[
1
M~x' +y' In2 4M'ml'ln21n(I+~X'+y' )
2k_2
2 ) .
1 1+~x2 +y2
ChQnx,y saocho 4M2m]21n21n( 2 ) >1
hay
(3.42)
~X2+y2 >-1 +2exp( 2 4212) ==Po'M m] n
Khi dotaco
(3.43) u(x,y) ~ lim Vk(X,y)=+00,~X2+y2 >Po'k-++oo
Bi~unayvo 19.Binh 193.2 duqcchungminhchotru'onghqp3.
T6hqpcactHronghqp1-3chungthftyr~ngdinh193.2duqcchungminh.-
LwJn wintotnghi~p Trang23
Chu thich3.1.Ke'tquacuadinhIy 3 m<;lnhhonke'tquatrong[8]Ruy,Long,
Binh.Th~tv~y,tu'ongli'ngvoi cungphuongtrlnh(3.1),(3.2),cacgiathie'tsail
daydil dungtrong[8]kh6ngcfinthie't(j day
(G3) g(x,y,u) kh6nggiamd6i voi bie'nthli'ba,i.e.,
(g(x,y,u)-g(x,y,v))(u-v)~O, Vx,YEIR, Vu,v~O.
(G4) Tich phan H g(x,y,O)dxdy
R2 1+~x2+y2
t6nt<;liva duong.
Chu thich3.2.Chuydingvoi 0<a ~2, ham g(x,y,u)=ua kh6nggiai quye't
du'<;5ctrong[8]vi kh6ngthoagia thie't(G4),trongkhi do chungt6i dil giai du<;5c
vi d1,lnaytronglu~nvan.
Chu thich 3.3.Truongh<;5pa =2,cactacgiaBunkin,Galaktionov,Kirichenko,
Kurdyumov,Samarsky[I] cochomQtdanhgiatuongtt;1'nhu(3.38)nhungphli'c
t<;lphon,ma(jdo vk du<;5cchoduoid<;lngcuamQtchu6iham.
Chu thich3.4.Ke'tquacuadinhIy 3.2kh6ngcondungvoi a >2.Ta xetphan
vi d1,lsaildayvoi a =3 va g(x,y,u)=U3.Tacogthoacacgiathie't(Gi),(G2)va
ham s6 u(x,y) ~~ 1 Iii nghi~mdlCdngcuo phlCdngtrinh tich phan (3.1).X2 +y2 +1