非线性二阶中立型分布时滞微分方程的振动性
Oscillation of Second Order Nonlinear Neutral Differential Equations with Distributed Delay
收稿日期: 2017-08-27
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Received: 2017-08-27
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该文主要研究了非线性二阶中立型分布时滞微分方程 (其中
关键词:
In this work, we study the oscillation of the second order Nonlinear Neutral Differential Equations with Distributed Delay where
Keywords:
本文引用格式
李文娟, 李书海, 俞元洪.
Li Wenjuan, Li Shuhai, Yu Yuanhong.
1 引言
本文考虑非线性二阶中立型分布时滞微分方程
(其中
(H
(H
(H
(H
(H
方程(1.1)有如下重要的特例
(ⅰ)在相应的离散情况下,方程(1.1)成为
其中
(ⅱ)方程(1.2)中当
(ⅲ)方程(1.2)中当
方程(1.3)和(1.4)分别称为半线性中立型微分方程和中立型Emden-Fowler微分方程.我们看到两者是互不包含的,但是,它们都是方程(1.1)和(1.2)的特例.
近年来,随着二阶中立型微分方程在自然科学和工程技术中的应用日益广泛,许多学者对其振动性的充分条件的研究有着浓厚的兴趣.我们推荐文献[1-13]及其引文.其中Candan在文献[1]中建立了方程(1.1)在
函数
2 主要结果及证明
定理2.1 设
其中
则方程(1.1)振动.
证 设
因此,
(ⅰ)假设
即
利用函数
用
上式中令
(ⅱ)假设
由上式,我们有
或者
将(2.5)式带入(2.3)式,注意到
或者
另一方面,因
或者
定义函数
显然,
因为
对(2.10)式从
此与
注2.1 定理2.1将对二阶线性微分方程
的Leighton-Wintner振动定理推广到非线性中立型微分方程(1.1),而且使其成为特例.其次,最近Candan在文献[2]中建立的定理2.1仅对方程(1.1)中当
下面的引理给出方程(1.1)的一个新的Riccati不等式.
引理2.1 设
其中
证 如同定理2.1的证明,我们得到(2.9)式成立,即
注意到
易知,当
其次,因为
定义函数序列
利用归纳法,我们有
为简单计算,在不等式(2.11)中,记
则(2.11)式成为
引理2.2 设
(ⅰ)
(ⅱ)存在正函数
证 在引理2.1的证明中,我们得到(2.11)式成立,即(2.17)式成立.对(2.17)积分可得
易知
(2.20)式给出
否则,若(2.21)式发散,则对固定的
此与
则
假设
由归纳法,可以得到
定理2.2 设
其中
证 设
令
则可知
联合(2.24)-(2.26)式,我们有
利用不等式
我们得到
注意到(2.26)式的后部分,由不等式(2.29)可得
即
我们看到(2.27)与(2.30)式矛盾.假设不成立.定理2.2证毕.
定理2.3 设存在函数
成立,其中常数
证 设
上式乘以
利用分部积分和(2.16)式中
在(2.33)式右端积分中利用不等式(2.28)可得
即
我们得到(2.34)与(2.31)式矛盾.假设不成立.定理2.3证毕.
下面我们给出方程(1.1)的Philos型振动定理.
定义集合
函数
(ⅰ)
(ⅱ)
其中
定理2.4 设存在函数
成立,其中其中常数
证 设
对
对(2.37)式分部积分和利用(2.35)式我们有
在(2.38)式右端积分中利用不等式(2.28)和(2.16)式可得
由不等式(2.39)可知
我们得到(2.40)与(2.36)式矛盾.假设不成立.定理2.4证毕.
推论2.1 若(2.36)式由下列两条件代替
和
则定理2.4的结论仍然成立.
3 结果的应用
本节给出四个例子说明主要结果的应用.
例3.1 考虑下面的二阶中立型泛函微分方程
其中
比较方程(E
例3.2 考虑下面的二阶中立型泛函微分方程
其中
比较方程(E
故(2.23)式成立.由定理2.2知,方程(E
例3.3 考虑下面的二阶中立型泛函微分方程
其中
比较方程(E
下面验证(2.31)式是否成立,我们取
只需证明
和
事实上,我们有
和
故(2.31)式成立.利用定理2.3知,方程(E
例3.4 考虑下面的二阶中立型泛函微分方程
其中
比较方程(E
下面验证(2.41)式和(2.42)式是否成立,我们取
利用(2.35)式知
由推论2.1知方程(E
参考文献
Oscillatory behavior of second order nonlinear neutral differential equations with distributed deviating arguments
,
Oscillation behavior of second order nonlinear neutral differential equations with deviating arguments
,DOI:10.1016/j.camwa.2010.04.004 [本文引用: 3]
Oscillation and asymptotic analysis on a new generalized Emden-Fowler equation
,
Oscillation criteria for second order delay differential equations
,
Oscillation criteria for a certain second order nonlinear differential equations with deviating arguments
,
Oscillation of second-order neutral differential equations
,
中立型Emden-Fowler时滞微分方程的振动性
,DOI:10.3969/j.issn.1003-3998.2015.04.016 [本文引用: 3]
Oscillation for Emden-Fowler delay differential equations of neutral type
DOI:10.3969/j.issn.1003-3998.2015.04.016 [本文引用: 3]
Oscillation of second order neutral differential equations
,
A note on oscillation criteria of second order nonlinear neutral delay differential equations
,DOI:10.1016/j.camwa.2008.09.004
Oscillation of second order Emden-Fowler neutral delay differential equations
,
Oscillation theorems for second order super-linear neutral differential equations
,
New oscillation criteria for second order nonlinear delay differential equations
,
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