四阶含两个参数混合边值问题解的存在性和多解性

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文章主要讨论下面四阶含两个参数混合边值问题(BVP)解的存在性和多解性:{ u(4)(t)-au"(t)+bu(t)=f(t,u(t),t∈[0,1],u(0)=u(1)=0,(1.1.1)u"(0)=u(1)=0,其中f:[0,1]×R→R是连续的,两个参数a,b∈R满足a2-4b≥0,a>-π2/2,aπ2+4b+π4/4>0.  近些年来,由于各种边值问题在物理中的应用,引起了大家的广泛关注.很多文章研究了Neumann边值问题[1-6,21],周期边值问题[7-12,26]以及Dirichlet边值问题[13-20,22,23]解的存在性与多重性(如唯一解,非平凡解,正解,负解以及变号解).但是人们对混合边值问题研究的还不是很多,尤其是含参数的混合边值问题.本文研究的正是含参数的混合边值问题.  文章共由三章构成,第一章研究的是四阶含两个参数混合边值问题的变号解,我们运用拓扑度理论和不动点指数理论得到了六个不同的解:两个正解,两个负解和两个变号解.第二章研究的是四阶含两个参数混合边值问题的正解,运用Leggett-Williams三解定理得到了三个正解.第三章研究的是四阶含两个参数混合边值问题的非平凡解,通过运用简单的临界点理论和Morse理论,得到三个不同的解.  下面我们介绍本文的主要结果:  定理1.3.1假如下列条件成立:  (H1)f(t,0)=0,t∈[0,1];当u>0时,f(t,u)>0;当u<0时,f(t,u)<0;  (H2)limu→0f(t,u)/u=α,对t一致成立.存在n0,使得λ2n0<α<λ2n0+1,其中λn=(n-1/2)4π4+a(n-1/2)2π2+b,n=1,2,…;  (H3)1imu→∞f(t,u)/u=β,对t一致成立.存在n1,使得λ2n1<α<β2n1+1;  (H4)存在常数T>0,使得|f(t,u)|≤MT,t∈[0,1],|u|≤T,其中c0=min{√|a-√a2-4b/2|,|a-√a2-4b/2|,1},M<2c0.那么BVP(1.1.1)至少有六个不同的非平凡解:两个正解,两个负解和两个变号解.  定理2.3.1若f:[0,1]×R+→R+是连续的,且满足下列条件:  (H5)存在0<d<m,使得lim maxu→0t∈[0,1] f(t,u)/u<1/D,uf(t,u)>m/C,t∈[1/2,1],u∈[m,m/σ].其中D=max t∈[0,1]∫10∫10 G1(t,s)G2(s,(τ))d(τ)ds,C=min t∈[1/2,1]∫10∫11/2 G1(t,s)G2(s,(τ))d(τ)ds.  (H6)lim u→∞ maxt∈[0,1]f(t,u)/u<1/D;  (H7)存在c>m/σ,使得f(t,u)<c/D,t∈[0,1],u∈[0, c].则BVP(1.1.1)至少有三个非负解(其中两个解为正解).  定理3.3.1假设下列条件成立  (H8)存在α0,β0∈R且α0<λ1/2,使得F(t,x)=∫x0 f(t,y)dy≤α0x2+β0,(t,x)∈[0,1]×R;  (H9)存在自然数m≥1,使得λm<fx(t,0)<λm+1,t∈[0,1].则BVP(1.1.1)至少有三个不同的解.
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