一类具有p-Laplacian算子的分数阶差分方程边值问题的正解
Positive Solutions for a Class of Fractional Difference Equations Boundary Value Problems with p-Laplacian Operator
通讯作者:
收稿日期: 2020-03-8
基金资助: |
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Received: 2020-03-8
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作者简介 About authors
罗洪林,E-mail:
刘立山,E-mail:
In this paper, we study a class of fractional difference equations boundary value problems with p-Laplacian operator. By virtue of the discrete Jensen inequalities, some relations between the considered problem and the corresponding problem without the p-Laplacian are established, and using the theory of fixed point index, the existence of positive solutions for the considered problem is obtained.
Keywords:
本文引用格式
徐家发, 罗洪林, 刘立山.
Xu Jiafa, Luo Honglin, Liu Lishan.
1 引言及预备知识
其中
其中非线性项
其中非线性项
其中非线性项
其中非线性项
受上述文献的启发, 本文运用锥上的不动点指数理论研究如下的
其中
(H0)
借助离散型Jensen不等式考虑问题(1.1)与相应的不具有
以下我们先给出分数阶差分的定义.
其中
对
其中
令
其中
引理 1.2[8] 令
和
其中
令
则
则
并且我们注意到如果存在
引理 1.3 令
证 为方便书写, 令
从而
证毕.
引理 1.4[21] 设
引理 1.5[21] 设
引理 1.6[22] 令
和
2 正解的存在性
本节我们首先给出关于非线性项
(H1) 存在
(H2) 存在
(H3) 存在
(H4) 存在
(H5) 存在
令
定理 2.1 若条件(H0)–(H2)成立, 则方程(1.1)至少有一个正解.
证 定义集合
从而根据引理1.6可得
注意到条件(H1), 我们可以得到
将此不等式代入(2.1)式可得
在上式两端乘以
解上述的不等式我们有
注意到
即
这就证明了
另一方面证明
其中
将(H2)代入(2.5)式, 我们可得到
在上式两端乘以
注意到条件(H2)中
又注意到
根据(2.3)和(2.6)式, 我们可推出
从而算子
定理 2.2 若条件(H0), (H3)–(H4)成立, 则方程(1.1)至少有一个正解.
证 首先证明
其中
在上式两端乘以
注意到条件(H3)中
又注意到
另一方面定义集合
在上式两端乘以
解上述不等式得
注意到
即
这就证明了集合
从而根据不动点指数的同伦不变性(引理1.5)可得
根据(2.9)和(2.11)式, 我们可推出
从而算子
定理 2.3 若条件(H0), (H1), (H3), (H5)成立, 则方程(1.1)至少有两个正解.
证 以下根据条件(H5)证明
以下分两种情况讨论. 第一种情况: 当
第二种情况: 当
注意到以上两种情况的最后一个不等式右端均为常数, 故而可得(2.12)式成立. 这亦表明
并由引理1.5可知
我们仅需证明(2.13)式, 若该式不成立, 则存在
这表明
这与(2.12)式是矛盾的, 从而(2.13)式成立.
注意到(H1)中我们可以取
和
从而算子
例 2.1 令
和
对
例 2.2 令
和
对
例 2.3 令
则当
和
对
参考文献
分数微分方程的发展和应用
,
On the developments and applications of fractional differential equations
On a first-order semipositone discrete fractional boundary value problem
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Positive solutions for a system of first-order discrete fractional boundary value problems with semipositone nonlinearities
,DOI:10.1007/s13398-018-0551-7 [本文引用: 3]
Systems of discrete fractional boundary value problems with nonlinearities satisfying no growth conditions
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On semipositone discrete fractional boundary value problems with non-local boundary conditions
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On discrete sequential fractional boundary value problems
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具有半正非线性项的分数阶差分方程组边值问题的正解
,DOI:10.3969/j.issn.1003-3998.2020.01.010
Positive solutions for a system of boundary value problems of fractional difference equations involving semipositone nonlinearities
DOI:10.3969/j.issn.1003-3998.2020.01.010
一类分数阶p-Laplacian差分方程边值问题正解的存在性
,
Research of solutions for a boundary value problem of fractional difference equation with p-Laplacian operator
Existence and uniqueness of solutions to a fractional difference equation with p-Laplacian operator
,DOI:10.1007/s12190-016-1003-1 [本文引用: 1]
Positive solutions for a nonlinear discrete fractional boundary value problem with a p-Laplacian operator
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Boundary value problem for p-Laplacian Caputo fractional difference equations with fractional sum boundary conditions
,DOI:10.1002/mma.3586 [本文引用: 2]
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