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!

含两个非线性项的Gronwall-Bellman型非连续函数积分不等式的推广

上一篇

下一篇

李自尊, 柳长青. 含两个非线性项的Gronwall-Bellman型非连续函数积分不等式的推广[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2017, 39(8): 89-96. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.08.013
引用本文: 李自尊, 柳长青. 含两个非线性项的Gronwall-Bellman型非连续函数积分不等式的推广[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2017, 39(8): 89-96. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.08.013
Zi-zun LI, Chang-qing LIU. Generalization of a Class of Integral Inequalities with Gronwall-Bellman Type for Discontinuous Functions[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2017, 39(8): 89-96. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.08.013
Citation: Zi-zun LI, Chang-qing LIU. Generalization of a Class of Integral Inequalities with Gronwall-Bellman Type for Discontinuous Functions[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2017, 39(8): 89-96. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.08.013

含两个非线性项的Gronwall-Bellman型非连续函数积分不等式的推广

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(11561019);广西自然科学基金项目(2013GXNSFAA019022);广西教育厅项目(201204LX423,2013LX148,KY2015YB280)
详细信息
    作者简介:

    李自尊(1984-),男,山东济宁人,讲师,主要从事微分方程与动力系统的研究 .

    通讯作者: 柳长青,副教授
  • 中图分类号: O178

Generalization of a Class of Integral Inequalities with Gronwall-Bellman Type for Discontinuous Functions

计量
  • 文章访问数:  962
  • HTML全文浏览数:  513
  • PDF下载数:  66
  • 施引文献:  0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-11-04
  • 刊出日期:  2017-08-20

含两个非线性项的Gronwall-Bellman型非连续函数积分不等式的推广

    通讯作者: 柳长青,副教授
    作者简介: 李自尊(1984-),男,山东济宁人,讲师,主要从事微分方程与动力系统的研究
  • 百色学院 数学与统计学院,广西 百色 533000
基金项目:  国家自然科学基金项目(11561019);广西自然科学基金项目(2013GXNSFAA019022);广西教育厅项目(201204LX423,2013LX148,KY2015YB280)

摘要: 研究了含有未知函数的两个非线性项的非连续函数积分不等式,利用分析技巧给出了未知函数的上界估计,并利用此结果估计了脉冲微分方程的上界.

English Abstract

  • 积分不等式是研究微分方程和积分方程的重要工具.通过对积分不等式中未知函数的估计,可以研究某些微分方程解的存在性、有界性、唯一性和稳定性等定性性质[1-17].通过对非连续函数积分不等式中未知函数进行估计,可以研究某些脉冲微分方程和解的一些性质.

    文献[3]研究了积分不等式

    文献[7]研究了下面的非连续函数积分不等式

    其中,a(t)>0,q(t)≥1,f(t)≥0,g(t)≥0,βi≥0.

    文献[16]研究了含有时滞的脉冲积分不等式

    文献[12]研究了含有未知函数的复合函数的积分不等式

    这里w(u)是定义在[0,∞)上的单调不减连续函数且当u>0时,w(u)>0.本文在上述研究成果的基础上,研究了一类含三项未知函数复合的非连续函数积分不等式

    其中,u(t)定义在是[t0,∞)上的只有第一类不连续点$\left\{ {{t}_{i}}:{{t}_{0}} < {{t}_{1}} < {{t}_{2}}\cdots, \mathop {\lim }\limits_{i \to \infty } {\mkern 1mu} {t_i}=\infty \right\} $的非负逐段连续函数,ϕ(u)是定义在[0,∞)上的正的严格单调递增函数,m>1,βi≥0,mβi是给定的常数.

  • 假设

    (H1) ϕ在[0,∞)是严格增的连续函数,对任意的u>0,ψ(u)>0;

    (H2) wi (i=1,2) 在[0,∞)上是连续不减函数,在(0,∞)上是正的,且$\frac{{{w}_{2}}}{{{w}_{1}}}$是不减的;

    (H3) a(t)是定义在[t0,∞)上的连续函数,a(t0)≠0;

    (H4) fi(ts) (i=1,2) 和f(ts),g(st)是定义在[t0,∞)×[t0,∞)上的非负连续函数;

    (H5) βi≥0是常数.

    定理1  具有第一类不连续点$\left\{ {{t}_{i}}:{{t}_{0}} < {{t}_{1}} < {{t}_{2}}\cdots, \mathop {\lim }\limits_{i \to \infty } {\mkern 1mu} {t_i}=\infty \right\}$的非负逐段连续函数u(t) (tt0≥0) 满足积分不等式(1),则函数u(t)有下面的估计式:

    其中

      令

    由于f(ts),g(ts),w(u(t))都是连续函数,得

    由(2),(4),则(1) 式变为

    首先,我们考虑情况t∈[t0t1),任取T∈[t0t1),对任意t∈[t0T],由(5) 式,可得

    v(x)为非负不减的连续函数,且

    对式(7) 求导,得

    由(9) 和(10) 式可得

    对(10) 式两边从t0t同时积分,并利用Wi(t)的定义,我们得到

    由于W1(v(t0))=W1(e1(t0)),则(11) 式可写为

    由(14) 和(15),则(13) 式变为

    v1(t)在[t0t1)是连续不减的函数,且

    定义函数

    对(18) 式的两边,从t0t积分,我们得到

    由(10),(17),(19) 式可得

    由(20) 式可得

    由(17) 式,我们可以推出

    由(22),(21) 式可变为

    由(23) 式可推出

    由(8),(14) 和(24) 式可得

    其中

    T的任意性可得

    t∈[t0t1)时我们证明了估计式.

    t∈[t1t2)时,任意确定T1∈[t1t2),对于任意的t∈[t1T1],不等式(4) 变为

    Γ(t)表示(25) 式的右边,

    Γ(t)是单调不减函数,且有

    Γ(t)的两边关于t求导得

    使(27) 式两边同时除以w1(ϕ-1(Γ(t))),可得

    又对(28) 式两边从t1t积分可得

    从而(28) 式变为了(11) 式的形式,利用相同的方法可以得到估计式

    同理,对任意自然数k,当t∈[tktk+1)时,我们可以得到未知函数的估计式

    综上定理被证明.

  • 本节我们用得到的结果给出脉冲微分系统解的上界估计.考虑脉冲微分系统

    其中:$0\le {{t}_{0}} < {{t}_{1}} < {{t}_{2}} < \cdots, \mathop {\lim }\limits_{i \to \infty } {\mkern 1mu} {t_i}=\infty, c>1 $是常数,F(tx)关于tx在[t0,∞)×s(-∞,+∞)上连续.假设(30) 式中F(tx)满足

    其中f1(t),f2(t)是[t0,∞)上连续的非负函数.

    推论1  在条件(32) 式成立的情况下,系统(30),(31) 式所有的解x(t)满足估计式:

    其中

      脉冲微分方程(30) 与(31) 式等价于积分方程

    利用条件(32),由(34) 式,可得

    u(t)=|x(t)|,由(35) 式,我们可得不等式

    我们看出(36) 式是(5) 式的特殊形式.且(36) 式中的函数满足定理1的条件,由定理1,我们可以推出x(t)的估计式(33) 式.

参考文献 (17)

目录

/

返回文章
返回