上下解反向的脉冲微分包含解的存在性
Existence of Solutions for Impulsive Differential Inclusions with Upper and Lower Solutions in the Reverse Order
Received: 2018-07-20
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该文讨论一阶脉冲微分包含非线性边界问题解的存在性.当下解α和上解β反向β≤α,通过使用Martelli不动点定理结合上下解方法建立存在性结果.同时,文中指出如果给出不同的上下解反向定义,也可以得到存在性结果.
关键词:
In this paper, we discuss the existence of solutions for nonlinear boundary problem of first-order impulsive differential inclusions. In the presence of a lower solution α and an upper solution β in the reverse order β ≤ α, we establish the existence results by using Martelli's fixed point theorem with upper and lower solutions method. We find that if we give different definitions of lower and upper solutions in the reverse order, we can also get the existence results.
Keywords:
本文引用格式
罗艳, 谢文哲.
Luo Yan, Xie Wenzhe.
1 引言
本文研究如下一阶脉冲微分包含非线性边界问题
其中
受上述工作的启发,我们讨论问题(1.1)解的存在性,其主要方法是Martelli不动点定理结合上下解反向方法.本文结构如下:第二节给出本文应用的定义和引理.第三节我们证明系统(1.1)解的存在性结果,最后第四节我们给出一些推论.
2 预备知识
下面我们引进一些记号,定义以及一些引理.
设
设
定义2.1 多值映射
定义2.2 函数
和
定义2.3
引理2.1[10] 设
引理2.2 (Martelli不动点定理[11]) 设
注2.1 (ⅰ)如果多值映射
设
定义2.4[2] 函数族
引理2.3 (紧性标准[2]) 集合
定义2.5 设
3 主要结果
下面我们给出本文的主要结果以及证明.
定理3.1 假设下列条件成立.
(H1)
(H2)
(H3)
(H4)当
则系统(1.1)至少有一个解
证 我们把系统(1.1)转换成不动点问题.考虑如下问题
其中
显然,如果
其中
注意到对每个
下面我们将应用引理2.2证明
第1步 对每个
的确,如果
设
由于
第2步
首先,我们将证明
注意到问题(3.1)的边界条件和
设
如果
于是
其次,我们将证明
当
第3步
设
下面我们需要证明存在
因为
考虑线性连续算子
注意到
因为
由第1步到第3步可知,
第4步 集合
设
设
由条件(H3)
设
所以
这表明集合
第5步 系统(3.1)的解
首先我们证明(3.9)式.设
于是当
这是矛盾的.因此,对所有的
其次我们证明系统(3.1)的解
由系统(3.1)的边界条件和
由(3.9)式和
从(3.11)到(3.13)式,我们有
因为在条件(H4)中
这与定义2.2的
同样我们可以证明
(3.14)和(3.15)式表明(3.10)式成立.
由第1步到第5步可知,系统(3.1)的解
注3.1 如果在系统(1.1)中
4 推论
下面我们给出系统(1.1)不同的反向上下解定义,都可以得到系统(1.1)解的存在性结果.
定义4.1
和
推论4.1 假设(H1), (H3)和如下条件成立.
(H5)
(H6)当
则系统(1.1)至少有一个解
证明过程类似定理3.1的证明,在此我们省略.
注4.1 如果在系统(1.1)中
定义4.2
和
推论4.2 假设条件(H1), (H3), (H4)和如下条件成立.
(H7)
则系统(1.1)至少有一个解
证 我们把系统(1.1)转换成不动点问题.考虑如下问题
其中
定义4.3
和
推论4.3 假设条件(H1), (H3), (H6)和如下条件成立.
(H8)
则系统(1.1)至少有一个解
证明过程类似推论4.2的证明,在此我们省略.
参考文献
A study of impulsive fractional differential inclusions with anti-periodic boundary conditions
,
Upper and lower solutions method for impulsive differential inclusions with nonlinear boundary conditions and variable times
,
On first order impulsive differential inclusions with periodic boundary conditions
,
Differential inclusions with state-dependent impulses on the half-line:New Fréchet space of functions and structure of solution sets
,DOI:10.1016/j.jmaa.2016.09.046 [本文引用: 1]
Existence of one non-trivial anti-periodic solution for second-order impulsive differential inclusions
,DOI:10.1002/mma.4365 [本文引用: 1]
Existence of infinitely many anti-periodic solutions for second-order impulsive differential inclusions
,
An application of the Kakutani-Ky-Fan theorem in the theory of ordinary differential equations
,
A Rothe's type theorem for noncompact acyclic-valued maps
,
Existence and multiplicity of solutions for second-order impulsive differential inclusions
,DOI:10.3103/S106836231401004X [本文引用: 1]
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