具次线性中立项的二阶广义Emden-Fowler时滞微分方程的振动准则
Oscillation Criteria of Second-Order Generalized Emden-Fowler Delay Differential Equations with a Sub-Linear Neutral Term
收稿日期: 2020-07-1
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Received: 2020-07-1
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作者简介 About authors
仉志余,E-mail:
In this paper, we study the oscillation of second order generalized Emden-Fowler delay differential equations with a sub-linear neutral term. Under the irregularity condition, by using Riccati transformation and the inequalities technique, several simple new oscillation criteria of this kind of equations to ensure that every solution oscillates are established. These oscillation criteria generalize and improve the classical research results including those adapted to Euler equations established in previous literatures. Finally, some examples to verify the wide application of these oscillation criteria are given in this paper.
Keywords:
本文引用格式
仉志余.
Zhang Zhiyu.
1 引言
本文研究具有次线性中立项的二阶广义Emden-Fowler型时滞微分方程
的振动性, 其中
本文总假设以下条件成立:
通常, 我们称
其中
这里,
其中
其中
这里
2014年, Agarwal等在文献[3]中从方程(1.2)引出了方程(1.4)并在非正则条件
之下, 区分
我们在文献[4]中通过对显含阻尼项和非线性中立项的Emden-Fowler方程在正则和非正则条件下建立的振动定理, 对方程(1.2)给出了更系统的结果即其推论2.3如下.
定理1.1[4, 推论2.3] 设
定理1.2[8, 定理2.1] 设
则方程
定理1.3[8, 定理2.2] 设
则方程
但易知, 定理1.2不适用于二阶Euler方程(1.3), 因为这里
即(1.8)式不成立.同样地, 定理1.3虽然可用于方程(1.3), 但结果是只有当
其中,
定理1.4[14, 定理2.2] 设
和
则方程
值得注意的是, 在文献[14]的前提假设和各定理中虽然均未提及条件"
为此, 需要如下至关重要的引理[13].
引理1.1 设
2 主要结果
定理2.1 设条件
和
其中
证 假设方程(1.1)存在一个非振动解
所以
(Ⅰ) 当有
由上式和
特别, 当
作Riccati变换如下
于是, 显然有
从而, 有
故由(2.5)–(2.7)式, 可得, 当
根据
(ⅰ) 当
对于(2.9)式右端运用引理1.1中的不等式(1.12), 其中令
得
将其代入(2.9)式, 得
上式两边从
注意到这时
(ⅱ) 当
令
显然, 当
同(ⅰ)一样, 对(2.11)式右端再运用引理1.1的不等式(1.12), 可得
其中
这时
(Ⅱ) 当
因此有
再引入第二个Riccati变换
显然,
即
从而, 有
又因为
于是, 函数
因为
对(2.13)式求导, 并注意到(2.16)式, 得
再注意到当
于是, 存在某个
将
将(2.18)式中的
对(2.19)式右端的被积式利用引理1.1中的不等式(1.12), 可得
将上式代入(2.19)式, 并注意到(2.14)式, 得
这与(2.2)式矛盾. 综合以上(Ⅰ)与(Ⅱ)两种矛盾情况可知, 方程(1.1)振动.
注2.1 显然, 当本文的
例2.1 讨论具有非线性中立项的二阶广义Emden-Fowler方程
的振动性, 其中
易知, 对应于方程(1.1), 这里有
则, 显然条件(H
即(2.1)式成立. 又当
即(2.2)式成立, 故由定理2.1知, 当
同理, 当
所以, 当
显然, 本文所列文献对方程(2.20)无效.
定理2.2 设条件(H
或
成立, 其中
证 假设方程(1.1)有一个非振动解
(Ⅰ) 当
将其代入(2.3)式, 得
由于
将上式代入(2.24)式, 得
又由于
再将(2.25)式两端从
注意到(2.26)式, 在上式两端令
(Ⅱ) 当
其中
(ⅰ) 当(2.22)式成立时, 将上式从
从而, 有
由(2.22)式知, 上式与
(ⅱ) 当(2.21)式成立时, 我们可以证明(2.2)式也成立. 事实上, 当(1.7)式成立时, (2.21)式等价于
又因为
所以, 由广义积分的比值审敛法知, 当(2.29)式成立时(2.2)式也成立. 因此, 完全类似于定理2.1的证明中"
综和(Ⅰ)和(Ⅱ)两种情况可知, 方程(1.1)振动.
注2.2 定理
定理2.3 设条件(H
其中
证 假设方程(1.1)有一个非振动解
(Ⅰ) 当
(Ⅱ) 当
将(2.16)式代入方程(1.1)并注意到
即
从
亦即
这与(2.30)式矛盾.
综合(Ⅰ)和(Ⅱ)两种情形的证明知, 方程(1.1)振动.
例2.2 讨论具有非线性中立项的二阶广义Emden-Fowler方程
的振动性, 其中
对应于方程(1.1), 这里有
所以, 显然条件(H
即当取
所以, 当
(ⅰ)
又因为, 对于任意给定的
所以, 当
因此, 当
(ⅲ)
再注意到, 当
而当
所以, 当
(ⅳ)
又对于上述任意的
因此, 如果
(v)
注2.4 从例
我们再来考察著名的Emden-Fowler方程(1.2)的振动性. 从定理1.1已知, 当
为了回答这个问题, 我们利用文献[4]的方法, 通过指数变换将方程(1.2)化为其等价方程
其中
对应于方程(1.1), 这里
所以
当
即取
这时, 易知(2.2)式满足.
又因为
所以, 此时(2.21)式满足.
再由于
因此, 当(2.39)的第二式成立时(2.22)式满足.
综合以上分析, 知(2.36)和(2.37)式成立时, 由定理2.1, (2.38)或(2.39)式的第二式成立时由定理2.2, 均得方程(2.35), 即方程(1.2)振动. 故有以下结论.
推论2.1 设
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
之一满足时, Emden-Fowler方程
注2.5 推论
推论2.2 设
推论2.3 Euler方程
证 充分性. 这时, 对应于方程(2.35), 有
必要性. 只需证明对任意的
参考文献
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Oscillation of second-order Emden-Fowler neutral delay differential equations
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显含阻尼项的二阶非线性中立型Emden-Fowler微分方程的振动性和渐近性
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Remarks on the paper[Appl. Math. Comput. 207(2009) 388-396]
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New oscillation criterion for Emden-Fowler type nonlinear neutral delay differential equations
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具有正负系数的二阶中立型时滞Emden-Fowler方程的振动准则
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Oscillation criteria of second order neutral delay Emden-Fowler equations with positive and negative coefficients
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具非线性中立项的广义Emden-Fowler微分方程的振动性
,DOI:10.3969/j.issn.1003-3998.2018.04.011 [本文引用: 2]
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一类二阶Emden-Fowler型微分方程的若干振动条件
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New oscillatory conditions of a class of the second-order Emden-Fowler differential equations
一类二阶广义Emden-Fowler型微分方程的振动性
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Oscillation for a class of second-order generalized Emden-Fowler-type functional differential equations
Oscillation criteria of second order delay differential equations with nonpositive sublinear neutral term
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Oscillation of second order Euler type differential equations with multiple sub-linear neutral terms
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Oscillation of a third order nonlinear differential equations with neutral type
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