留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

一类Kirchhoff型分数阶p-拉普拉斯方程无穷解的存在性

上一篇

下一篇

刘晓琪, 欧增奇. 一类Kirchhoff型分数阶p-拉普拉斯方程无穷解的存在性[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2017, 39(4): 70-75. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.04.011
引用本文: 刘晓琪, 欧增奇. 一类Kirchhoff型分数阶p-拉普拉斯方程无穷解的存在性[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2017, 39(4): 70-75. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.04.011
Xiao-qi LIU, Zeng-qi OU. Existence of Infinitely Many Solutions for a Class of Kirchhoff-Type Problems Involving the Fractional p-Laplacian[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2017, 39(4): 70-75. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.04.011
Citation: Xiao-qi LIU, Zeng-qi OU. Existence of Infinitely Many Solutions for a Class of Kirchhoff-Type Problems Involving the Fractional p-Laplacian[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2017, 39(4): 70-75. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.04.011

一类Kirchhoff型分数阶p-拉普拉斯方程无穷解的存在性

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(11471267)
详细信息
    作者简介:

    刘晓琪(1990-),女,河南台前人,硕士研究生,主要从事非线性分析的研究 .

    通讯作者: 欧增奇,副教授,硕士研究生导师
  • 中图分类号: O176.3

Existence of Infinitely Many Solutions for a Class of Kirchhoff-Type Problems Involving the Fractional p-Laplacian

计量
  • 文章访问数:  753
  • HTML全文浏览数:  379
  • PDF下载数:  44
  • 施引文献:  0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-13
  • 刊出日期:  2017-04-20

一类Kirchhoff型分数阶p-拉普拉斯方程无穷解的存在性

    通讯作者: 欧增奇,副教授,硕士研究生导师
    作者简介: 刘晓琪(1990-),女,河南台前人,硕士研究生,主要从事非线性分析的研究
  • 西南大学 数学与统计学院, 重庆 400715
基金项目:  国家自然科学基金项目(11471267)

摘要: 利用对称山路引理研究带有超线性非线性项的Kirchhoff型分数阶p-拉普拉斯方程,获得了该方程无穷个解的存在性.

English Abstract

  • 考虑如下Kirchhoff型分数阶p-拉普拉斯方程:

    其中$\mathit{\Omega } \subset {\mathbb{R}^N} $(N≥3) 是一个非空有界开集,∂Ω满足Lipshcitz条件,$ p_s^* = \frac{{Np}}{{N-sp}}$,(-Δ)ps是分数阶p-拉普拉斯算子,定义如下:

    其中x$\mathbb{R} $N,0<s<1<p<N,spN. M$ \mathbb{R}_0^ + \to \mathbb{R}_0^ + $是连续函数($\mathbb{R}_0^ + $表示除去0以外的正实数集),且满足下面的条件:

    (V)存在θ>0,使得M(t)tθρ(t),其中

    且存在0<m1m2<∞与α>1,使得

    m1tαρ(t)≤m2tα

    $ f:\mathit{\Omega} \times \mathbb{R} \to \mathbb{R}$是Carathéodory函数,设

    满足下列条件:

    (f1)对于所有的xΩξ$\mathbb{R} $f(x,-ξ)=-f(xξ);

    (f2)对于所有的xΩξ$ \mathbb{R}$,存在a1>0且1<qps*,使得

    |f(xξ)|≤a1(1+|ξ|q-1)

    (f3)对于所有的xΩ,都有

    (f4)对于所有的xΩ,都有

    (f5)对于所有的xΩξ$\mathbb{R} $,存在μθpγ0L1(Ω)且γ1$ {L^{\frac{{sp}}{N}}}$(Ω),使得

    μF(xξ)≤ξf(xξ)+γ0(x)+γ1(x)|ξ|θp

    (f6)对于所有的xΩξ$\mathbb{R} $F(xξ)≥0.

    最近有许多文献研究了Kirchhoff型分数阶方程.文献[1]研究的是p=2的情况,利用喷泉定理,获得了方程无穷多个解的存在性.文献[2-3]研究的是带有满足(AR)条件的非线性项的方程.其中,文献[3]利用山路引理,获得了方程两个非平凡弱解的存在性;文献[2]利用对称山路引理,获得了方程无穷多个解的存在性.受以上结果的启发,本文把(AR)条件推广到一般的超二次条件,并得到方程无穷多个解的存在性.

    Q= ${{\mathbb{R}^{2N}}} $\ի,其中ի=C(ΩC(Ω) $ \subset {\mathbb{R}^{2N}}$以及C(Ω)= ${\mathbb{R}^N} $\Ω. W$ {\mathbb{R}^N}$$ \mathbb{R}$中的勒贝格可测函数的线性空间,并且满足

    考虑W的闭线性子空间W0={uWu(x)=0,a.e. x$ {\mathbb{R}^N}$\Ω},并且在W0中定义范数为

    由文献[3]可知,当p∈[1,ps*]时,嵌入W0 $ \circlearrowleft $Lr(Ω)为连续嵌入;当p∈[1,ps*)时,此嵌入为紧嵌入,并且存在常数

    C0=C0(Nrps)>0

    使得

    定义I:W0 $\to \mathbb{R} $为方程(1) 对应的能量泛函,即

    如果uW0满足

    则称u是方程(1) 的弱解.本文主要的结果是:

    定理1   假设0<θ$\frac{N}{{N-ps}} $,条件(V)与(f1)-(f6)都成立,若θpqps*,则方程(1) 有无穷多个解.

      利用对称山路引理[4].由条件(f1)可知F(x,·)是偶的,且I(0)=0.下面分两步来完成定理1的证明:

    步骤1   证明泛函I有山路结构.

    由条件(f4)可知,对任意的ε>0,都存在δ1=δ1(ε)>0,当|ξ|<δ1时,对于所有的xΩ,都有

    由条件(f2)可知,对于所有的|ξ|≥δ1xΩ,都存在

    由(3) 式和(4) 式可知,对任意的ε>0,对所有的xΩξ$\mathbb{R} $,都有

    由条件(f3)可知,对任意的K1$\frac{1}{p} $ρ(1)C0-θ,都存在K2,当|ξ|>K2时,对所有的xΩ,有

    由条件(V)可知,对于所有的t>0,M(t)>0,并且:

    由(5) 式和(7) 式可知,对于满足‖uW0≤1的u,有

    由(9) 式可知,存在足够小的r,当‖uW0=r时,有

    I(u)≥rθp $\frac{1}{p} $ρ(1)-εC0θp-CεC0qrq-θp=α>0

    EW0中的有限维子空间,对满足‖uW0=1的任意的u,对于所有的t>max{K2,1},由(6) 式和(8) 式可知

    由于K1$ \frac{1}{p}$ρ(1)C0-θ,则存在足够大的$ {\mathbb{R}_0}$>0,当‖uW0= $ {\mathbb{R}_0}$时,有I(u)<0.

    步骤2   证明I满足(PS)条件.

    设{un}$\subset $W0满足I(un)有界,且当n→∞时I′(un)→0.则存在C>0,有

    |〈I′(un),un〉|≤CunW0

    I(un)≤C

    首先证明{un}是有界的.利用反证法,假设‖unW0→∞,则由条件(V)和条件(f5)可得

    因为I(un)和|〈I′(un),un〉|≤CunW0,且‖unW0无界,可知

    则由(10) 式和(11) 式可知

    由于{ωn}有界,则存在一列子列,仍记为{ωn},在W0ωn$\rightharpoonup $ω,在Lp(Ω)中ωnω,且在Ωωn(x)→ω(x)几乎处处成立.由(12) 式可知

    则存在b>0和r>0,使得

    由文献[5]和条件(f3)可知

    由条件(f6)和法图引理可得

    推出矛盾.由此可得{un}在W0中是有界的.

    下证在W0unu.由于W0是自反的巴拿赫空间,因为{un}有界,所以存在一列子列,仍记为{un},在W0un $ \rightharpoonup $u,在Lp(Ω)中unu,且在Ωun(x)→u(x)几乎处处成立.记

    由Hölder不等式可知

    |Aψ(v)|≤‖ψp-1W0vW0      vW0

    则有

    un$\rightharpoonup $u且在W0*I′(un)→0,可知

    I′(un),un-u〉→0

    即当n→∞时,有

    因为在Lp(Ω)中unu,所以

    f(xun)(un-u)→0

    由文献[3]可知,{f(xun)(un-u)}在L1(Ω)上是一致有界且等度连续的,则由维它利定理可得

    由(14) 式和(15) 式可得

    M(‖upW0)Aun(un-u)→0     n→∞

    又由M(‖upW0)有界可得,当n→∞时,有

    由(13) 式和(16) 式可得

    |Aun(un-u)-Au(un-u)|→0     n→∞

    下面由Simon不等式讨论强收敛性.

    p≥2时,令n→∞,则

    当1<p<2时,令n→∞,则

    其中C是正常数,Cp${{\tilde C}_p} $是Simon不等式中只依赖于p的常数.则由(17) 式和(18) 式可知

    un-upW0→0     n→∞

    综上所述,可知I满足(PS)条件.

    根据对称山路引理可知方程(1) 存在无穷多个弱解.

参考文献 (6)

目录

/

返回文章
返回