張 瑜,侯成敏
(延邊大學數(shù)學系,吉林延吉 133002)
帶有p-Laplacian算子的分數(shù)階多點邊值問題單調(diào)正解的存在性
張 瑜,侯成敏
(延邊大學數(shù)學系,吉林延吉 133002)
考慮一類帶有p-Laplacian算子的分數(shù)階多點邊值問題.首先,通過變換將分數(shù)階多點邊值問題轉(zhuǎn)化為整數(shù)階差分方程多點邊值問題;其次,利用方程及其邊界條件得到表達式及一些性質(zhì);最后,利用單調(diào)迭代方法研究變換后的方程,得到原方程非增正解的存在性.
分數(shù)階差分方程;多點邊值問題;正解的存在性;單調(diào)迭代
整數(shù)階差分方程包括帶有p-Laplacian算子的整數(shù)階差分方程,已廣泛應用于計算機信息控制、工程控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等領域中,受到眾多學者的關(guān)注并得到許多結(jié)果[1-7].如苑成軍等[3]通過不動點定理研究奇異四階p-Laplacian差分方程邊值正解的存在惟一性;Candito P等[4]利用臨界點定理研究帶有p-Laplacian算子的兩點邊值問題正解的存在;Kuang J H[5]和Gao Chenghua分別利用臨界點定理研究帶有p-Laplacian算子離散邊值問題解的存在性.這些研究結(jié)果是對整數(shù)階差分方程給出的,而帶有p-Laplacian算子的分數(shù)階差分方程的研究成果相對較少,如李寶玲等[8]利用變分法和帶有強制條件的臨界點定理,研究一類帶有p-Laplacian算子的分數(shù)階差分方程邊值問題至少有3個解的存在性;Lv Weidong[9]利用不動點定理研究帶有p-Laplacian算子的離散分數(shù)階解的存在性;He Yansheng等[10]利用臨界點定理研究帶有p-Laplacian算子的離散分數(shù)階邊值問題解的存在性.利用單調(diào)迭代方法研究帶有p-Laplacian算子的分數(shù)階多點邊值問題單調(diào)正解的存在性少見,筆者考慮帶有p-Laplacian算子的分數(shù)階多點邊值問題(簡稱FBVP),即
通過變換y(t)=Δυ-1υ-2x(t)把原問題轉(zhuǎn)化為整數(shù)階差分方程邊值問題,利用單調(diào)迭代方法證明轉(zhuǎn)化后的方程存在2個非增正解,從而得到原方程存在2個非增正解.
由Arzela-Ascoli定理可知QΩ是相對緊的,即Q是緊的.
最后,證明在[υ-1,T+υ-1]Nυ-1火R上,若f(s+υ-1,·)關(guān)于第二個變量是非減的,對任意yi∈P(i =1,2)且y1>y2.設Ayi(i=1,2)關(guān)于yi(i=1,2)是滿足式(9)的2個常數(shù),由引理2.3得Ay1≤Ay2.在通過Qy的定義,易證Qy1>Qy2.證畢.
單調(diào)迭代方法是研究整數(shù)階差分方程邊值問題及分數(shù)階微分方程邊值問題的有效方法之一,在研究分數(shù)階差分方程邊值問題中還沒有被應用.文中首次采用單調(diào)迭代方法研究一類帶有p-Laplacian算子的分數(shù)階多點邊值問題單調(diào)正解的存在性,因此結(jié)果具有一定創(chuàng)新意義.
[1] Goodrich C S.Existence and uniqueness of solutions to a fractional difference equation with nonlocal conditions[J].Comput Math Appl,2011,61(2):191-202.
[2] Holm M T.The theory of Discrete fractional calculus:Development and application[D].Lincoln:University of Nebraska,2011:5-32.
[3] 苑成軍,文香丹,孟慶元.奇異四階p-Lapacian差分方程邊值正解的存在惟一性[J].東北師大學報:自然科學版,2010,42(1):5-9.
Yuan Chengiun,Wen Xiangdan,Meng Qinyuan.Existence and uniqueness of positive solutions of difference equation boundary value with singular four order p-Lapacian[J].Journal of Northeast Normal University:Natural Science Edition,2010,42(1):5-9
[4] Candito P,Giovannelli N.Multiple solutions for adiscrete boundary value problem involving the p-Laplacian[J].Comput Math Appl, 2008(56):959-964.
[5] Kuang J H.Existence of homoclinic solutions for higher-order periodic difference equations with p-Laplacian[J].J.Math.Anal.Appl,2014(417):904-917.
[6] Gao Chenghua.Solutions to discrete multiparameter periodic boundary value problems involving the p-Laplacian via critical point theory[J].Acta Mathematica Scientia:English Series,2014,34(4):1225-1236.
[7] Parka J H,Chung S Y.Positive solutions for discrete boundary value problems involving the p-Laplacian with potential terms[J]. Comput Math Appl,2011(61):17-29.
[8] 李寶玲,葛琦.一類帶有p-Laplacian算子的分數(shù)階差分方程的多重解[J].延邊大學學報:自然科學版,2014,114(2):104-108. Li Baoling,Ge Qi.Multiple solutions for a class offractional difference equations involving the p-Laplacian operator[J].Journal of Yanbian University:Natural Science Edition,2014,114(2):104-108.
[9] Lv Weidong.Existence of solutions for discrete fractional boundary value problems with a p-Laplacian operator[J].Advances in Difference Equations,2012,163:1-10.
[10] He Yansheng,Chengmin Hou.Existence of solutions for discrete fractional boundary value problems with p-Laplacian operator[J]. Journal of Mathematical Research with Applications,2014,34(2):197-208.
O175.7
A
2095-4107(2014)06-0116-11
DOI 10.3969/i.issn.2095-4107.2014.06.015
2014-10-09;編輯:關(guān)開澄
國家自然科學基金項目(11161049)
張 瑜(1989-),女,碩士研究生,主要從事微分方程理論及其應用方面的研究.
侯成敏,E-mail:cmhou@foxmail.com