在時(shí)間標(biāo)度上的一階脈沖發(fā)展方程解的存在性與唯一性.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在現(xiàn)實(shí)生活中,我們用數(shù)學(xué)方法來處理各種自然現(xiàn)象中的問題時(shí),不僅碰到連續(xù)的問題,而且碰到離散的問題。有時(shí)一個(gè)問題當(dāng)中既有連續(xù)的成分,又有離散的成分?;蛘叽藛栴}到底是連續(xù)問題還是離散問題,我們并不清楚。這給我們的研究帶來了不便。 為了統(tǒng)一離散分析和連續(xù)分析,StefanHilger于1988年在他的博士論文中提出了時(shí)間標(biāo)度的概念。由于時(shí)間標(biāo)度在物理學(xué)、化學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、種群動態(tài)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、社會科學(xué)上的應(yīng)用,近年來受到廣泛的關(guān)注。如生

2、物學(xué)中,某一種昆蟲的數(shù)量在某一季節(jié)連續(xù)地增長,在冬季死亡。它們的蟲卵就冬眠,在下一季節(jié)孵化成蟲。它們的繁殖時(shí)間是有間隔的,是不連續(xù)的。只有在時(shí)間標(biāo)度上來進(jìn)行研究。 對于通常意義下的脈沖發(fā)展方程,在有限維空間中,一階、二階非線性的脈沖發(fā)展方程已經(jīng)研究過了(見[5])。在無限維空間中,從上世紀(jì)末開始N.U.Ahmed等人研究了一階半線性的脈沖發(fā)展方程(見[15]),包括我們也研究了半線性的脈沖發(fā)展方程和強(qiáng)非線性的脈沖發(fā)展方程(見[2

3、4],[23])。 在本世紀(jì),已經(jīng)有一些人開始討論在時(shí)間標(biāo)度上的初邊值問題解的存在性。但只有兩篇文章研究在時(shí)間標(biāo)度上的脈沖發(fā)展方程。然而他們的假設(shè)條件太強(qiáng)了,例如在[9]中,作者用Leray-Sahauder不動點(diǎn)理論研究解的存在性。由于方法的限制,只能得到解的存在性,未得到解的唯一性。本論文繼續(xù)對非線性脈沖發(fā)展方程進(jìn)行研究。在相當(dāng)弱的條件下的得到解的存在性,并解決了唯一性問題。 本文包括兩個(gè)主要結(jié)果: 1.在函

4、數(shù)f(t,y)滿足李普希茲條件時(shí),用Leray-Sahauder不動點(diǎn)理論解決了解的存在性問題,并用時(shí)間標(biāo)度上的Gronwall不等式解決了解的唯一性問題。 2.在函數(shù)f(t,y)滿足局部李普希茲條件和線性增長條件時(shí),用壓縮映像原理同時(shí)證明了解的存在性和唯一性。 本文的主要內(nèi)容有: I.準(zhǔn)備知識 由于時(shí)間標(biāo)度是一個(gè)新的領(lǐng)域,為此收集了近百篇關(guān)于時(shí)間標(biāo)度方面的資料(包括專著和論文)。并對這些資料進(jìn)行了分析、

5、歸類和整理,作為論文研究的基礎(chǔ)。 在第二章詳細(xì)地介紹了在時(shí)間標(biāo)度上的一些基本概念、基本定義、基本定理和基本運(yùn)算。 1)時(shí)間標(biāo)度的基本概念:時(shí)間標(biāo)度、右移算子、谷函數(shù)、區(qū)間、左稠點(diǎn)、左發(fā)散點(diǎn)、右稠點(diǎn)、右發(fā)散點(diǎn)、數(shù)學(xué)歸納法(見2.1節(jié))。 2)微分和積分定義,以及基本運(yùn)算和定理(見2.2和2.3節(jié))。 3)時(shí)間標(biāo)度上的復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)法則、回歸函數(shù)的定義和基本性質(zhì)、多項(xiàng)式的定義和基本性質(zhì)、以及其它結(jié)果(見2.4

6、至2.7節(jié))。 4)函數(shù)導(dǎo)數(shù)和積分的具體的例子(見2.8節(jié))。 在第三章介紹了在時(shí)間標(biāo)度上的指數(shù)函數(shù)(見3.1節(jié))、在時(shí)間標(biāo)度上的微分方程的初邊值問題(見3.2節(jié))、在時(shí)間標(biāo)度上的Gronwall不等式(見3.3節(jié))。 Ⅱ.主要結(jié)果 本論文考慮在時(shí)間標(biāo)度上如下的一階脈沖發(fā)展方程: y△(t)+p(t)yσ(t)=f(t,y(t)),t∈T:=[a,b],t≠t_{k},k=1,...,m(1)

7、 y(t+k)=Ik(y(t-k)),k=1,...,m(2) y(a)=η,(3) 1.f(t,y)滿足李普希茲條件的情形 假設(shè): (H1)存在一個(gè)常數(shù)C,使得|η|<C和|Ik(y)|<C,對任意k=1,...,m,y∈R都成立。 (H2)函數(shù)f:[a,b]×R→R是連續(xù)的,并且滿足|f(t,y1)-f(t,y2)|≤L1|y1-y2|;其中t∈[a,b],y1,y2∈R. 定理1

8、.假設(shè)(H1)和(H2)成立,則在時(shí)間標(biāo)度上的脈沖初值問題(1)-(3)至少有一個(gè)解。 定理2.假設(shè)(H1)和(H2)成立,則在時(shí)間標(biāo)度上的脈沖初值問題(1)-(3)有且僅有一個(gè)解。 2.f(t,y)滿足局部李普希茲和線性增長條件的情形 假設(shè): (H3)函數(shù)f:[a,b]×R→R是局部李普希茲連續(xù)的,即ρ>0,存在一個(gè)正數(shù)L(ρ)使得|f(t,y1)-f(t,y2)|≤L(ρ)|y1-y2|;其中t∈[a

9、,b],|y1|<ρ,|y2|<ρ.此外f(t,y)服從線性增長條件:|f(t,y)|<L(1+|y|),()(t,y)∈[a,b]×R其中L是一個(gè)大于0的常數(shù)。 定理3.假設(shè)(H1)和(H3)成立,則在時(shí)間標(biāo)度上的脈沖初值問題(1)-(3)有唯一解. 本文的特點(diǎn)和創(chuàng)新之處: 1)時(shí)間標(biāo)度是新領(lǐng)域,選取時(shí)間標(biāo)度意義下的脈沖非線性發(fā)展方程作為研究對象,對完善時(shí)間標(biāo)度意義下的微分方程理論有一定意義。進(jìn)入一個(gè)新領(lǐng)域的研

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