具非线性中立项的二阶延迟微分方程的Philos型准则
Philos-Type Criteria for Second-Order Delay Differential Equations with Nonlinear Neutral Term
通讯作者:
收稿日期: 2019-03-8
基金资助: |
|
Received: 2019-03-8
Fund supported: |
|
作者简介 About authors
李继猛,E-mail:
利用黎卡提变换技术,结合伯努利、杨氏不等式以及数学分析技巧,研究了具有非线性中立项的Emden-Fowler型微分方程 的振动性,获得了该方程的若干新Philos型振动定理,所举例子说明,这些准则不仅推广并改进了一些已有的结果,而且具有较好的实用性和可操作性.
关键词:
We study the oscillatory behavior of Emden-Fowler-type differential equations with a nonlinear neutral term in this article. By using the generalized Riccati transformation, and Bernoulli inequality, Yang inequality and integral averaging technique, we establish some new oscillation criterions for the equations. The illustrative examples are provided to show that our results obtained extend and improve those reported in the literature, and have practicability and maneuverability.
Keywords:
本文引用格式
李继猛, 杨甲山.
Li Jimeng, Yang Jiashan.
1 引言
研究如下的具有非线性中立项的二阶延迟Emden-Fowler型微分方程
的振动性.考虑下列条件(C
(C
(C
(C
定理A[5] 设
如果
其中常数
显然,定理A也有较为严格的条件"
定理B[6] 设条件
当
其中
可以看到,定理B中没有了限制条件
因此,对微分方程
而言,由于不满足条件"
如果方程是非正则的(即条件
定理C[5] 设
且有
是否振动了.
本文将利用Riccati变换技术并结合经典不等式来研究方程(1.1)的振动性,在方程是正则和非正则两种情形下得到了该方程的一系列新型的Philos型振动条件,放宽了对方程的条件限制,改进且拓展了已有的结果.
2 主要结论及证明
引理2.1[7] 设
引理2.2 (伯努利不等式)[7] 对实数
引理2.3[7] 设
引理2.4[7] 设
考虑集合
引入记号:
定理2.1 如果(C
当
其中函数
证 若不然,则方程(1.1)存在一个非振动解
于是,由(2.3)式并利用条件(1.5),则不难推出
令
则有
情形(a)
这里
于是,分别利用(2.5), (2.7)及(2.8)式,由(2.6)式,则当
分别注意到
整理上式可得
即
这与(2.1)式矛盾.
情形(b)
分别注意到
因此
这就意味着
这与(2.2)式矛盾.
如果
上式中函数
定理2.2 如果条件(C
当
其中函数
证 同定理2.1的证明可得(2.9)式和(2.12)式.于是,当
两边同乘以
整理得
进一步有
这与条件(2.15)矛盾.
当
则类似于上面的情形,可得
进一步有
因此
这与条件(2.16)矛盾.定理证毕.
如果定理2.1中的条件(2.1)或(2.2)不成立,亦或定理2.2中的条件(2.15)或(2.16)不成立,则方程(1.1)有下列振动准则.
定理2.3 如果条件(C
并且函数
其中函数
证 同定理2.1的证明,当
即
注意到(2.18)式,则当
再根据(2.10)式,可得
注意到(2.20)式,于是由上式就可导出
这里
若不然,则存在序列
于是,结合(2.21)和(2.23)式就可推得
因此,当正整数
这样一来,对充分大的正整数
此外,利用Hölder不等式
由(2.26)式,并分别利用(2.25)和(2.17)式,进一步可推得
这与(2.24)式矛盾,这就证明了(2.22)式成立.注意到(2.20)式和(2.22)式,于是可得
这与(2.19)式矛盾.定理证毕.
当
定理2.4 如果条件(C
并且函数
其中函数
结合定理2.2证明过程中所得到的有关不等式,类似地可得如下定理.
定理2.5 如果条件(C
并且函数
其中函数
定理2.6 如果条件(C
并且函数
其中函数
注1 在定理2.1 –定理2.6中,选取适当的不同的函数
定理2.7 如果条件(C
其中常数
则方程(1.1)振动.
证 若不然,则方程
(ⅰ)
情形(ⅰ)
情形(ⅱ)
则
即
所以
令
所以
注意到(2.29)式,有
这就是说
另一方面,利用引理2.1、引理2.2及(2.31)式,可推得
此外,由(2.28)式得
根据(2.3)式,有
(这里
令
当
再由(2.32), (2.34)和(2.35)式及函数
将(2.36)式代入(2.33)式,得
两边同乘以
应用引理2.3,由上式进一步可得
整理,得
这与条件(2.27)矛盾,证毕.
定理2.8 如果条件(C
其中函数
证 同定理2.7,只要考虑下列两种情形
(ⅰ)
情形(ⅰ)
情形(ⅱ)
定义函数
则由条件(2.38)及函数
令
得
将上式代入(2.40)式,则有
(2.41)式两边同乘以
所以
这与条件(2.37)矛盾,证毕.
注2 显然,本文的定理2.7和定理2.8没有文献[5]中定理2.4中的条件"
3 例题分析
例3.1 对常数
令
即
注3 对方程
因此当
例3.2 考虑方程
相当于方程
因此定理
注4 显然,由于不满足条件"
例3.3 对常数
这是具非线性中立项的二阶时滞微分方程,令
因此定理2.1的条件全部满足,由此知方程(3.2)振动.
例3.4 考虑方程
其中常数
且当
因此,根据定理2.7,当
显然,当方程(1.1)中的
参考文献
Oscillation criteria for second order delay differential equations
,
Note on the paper of Dzurina and Stavroulakis
,
广义Emden-Fowler方程的振动性
,
Oscillation criteria of generalized Emden-Fowler equations
Oscillation of nonlinear second-order neutral delay differential equations
,DOI:10.22436/jnsa.010.05.39 [本文引用: 2]
具非线性中立项的二阶变时滞微分方程的振荡性
,DOI:10.3969/j.issn.1000-5641.2016.04.004 [本文引用: 4]
Oscillation of second-order variable delay differential equations with nonlinear neutral term
DOI:10.3969/j.issn.1000-5641.2016.04.004 [本文引用: 4]
Oscillation theorems for second-order quasilinear neutral functional differential equations
,
Oscillation of second-order neutral differential equations
,
Oscillation of solutions of neutral differential equations with a superlinear neutral term
,
New oscillation results for second-order neutral delay dynamic equations
,DOI:10.1186/1687-1847-2012-227
Oscillation of second-order Emden-Fowler neutral delay differential equations
,
Oscillation of second-order differential equations with a sublinear neutral term
,
三阶非线性中立型微分方程的振动分析
,
Oscillation analysis of third order nonlinear 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: 1]
Oscillation for Emden-Fowler delay differential equations of neutral type
DOI:10.3969/j.issn.1003-3998.2015.04.016 [本文引用: 1]
Kamenev-type criteria for nonlinear damped dynamic equations
,
/
〈 | 〉 |