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一类非线性弱奇异积分不等式组中未知函数的估计

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钟华, 王五生. 一类非线性弱奇异积分不等式组中未知函数的估计[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2019, 44(8): 45-50. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2019.08.009
引用本文: 钟华, 王五生. 一类非线性弱奇异积分不等式组中未知函数的估计[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2019, 44(8): 45-50. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2019.08.009
Hua ZHONG, Wu-sheng WANG. Estimation of Unknown Functions in a Class of Nonlinear Weakly Singular Integral Inequalities[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2019, 44(8): 45-50. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2019.08.009
Citation: Hua ZHONG, Wu-sheng WANG. Estimation of Unknown Functions in a Class of Nonlinear Weakly Singular Integral Inequalities[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2019, 44(8): 45-50. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2019.08.009

一类非线性弱奇异积分不等式组中未知函数的估计

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(11561019,11161018);广西省自然科学基金项目(2016GXNSFAA380090)
详细信息
    作者简介:

    钟华(1980-), 男, 讲师, 主要从事微分方程与积分不等式的研究 .

    通讯作者: 王五生, 教授
  • 中图分类号: O178

Estimation of Unknown Functions in a Class of Nonlinear Weakly Singular Integral Inequalities

  • 摘要: 研究了一类二维非线性弱奇异积分不等式组.该不等式组积分号外有不同的非常数函数因子,不能用向量形式的Gronwall-Bellman型积分不等式进行估计.利用Hölder积分不等式、Gamma函数和Beta函数把弱奇异非线性积分问题转化成没有奇异的非线性积分问题,利用Bernoulli不等式把非线性问题转化成线性问题,利用变量替换技巧和放大技巧研究只含有一个未知函数的积分不等式,接着给出不等式组中两个未知函数的估计.该结果可用于研究积分、微分动力系统解的估计.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-03
  • 刊出日期:  2019-08-20

一类非线性弱奇异积分不等式组中未知函数的估计

    通讯作者: 王五生, 教授
    作者简介: 钟华(1980-), 男, 讲师, 主要从事微分方程与积分不等式的研究
  • 河池学院 数学与统计学院, 广西 宜州 546300
基金项目:  国家自然科学基金项目(11561019,11161018);广西省自然科学基金项目(2016GXNSFAA380090)

摘要: 研究了一类二维非线性弱奇异积分不等式组.该不等式组积分号外有不同的非常数函数因子,不能用向量形式的Gronwall-Bellman型积分不等式进行估计.利用Hölder积分不等式、Gamma函数和Beta函数把弱奇异非线性积分问题转化成没有奇异的非线性积分问题,利用Bernoulli不等式把非线性问题转化成线性问题,利用变量替换技巧和放大技巧研究只含有一个未知函数的积分不等式,接着给出不等式组中两个未知函数的估计.该结果可用于研究积分、微分动力系统解的估计.

English Abstract

  • Gronwall-Bellman型积分不等式[1-2]及其推广形式在研究微分方程、积分方程和微积分方程解的存在性、有界性和唯一性等定性性质时具有重要作用,所以人们不断地研究它的各种推广形式,使其应用范围不断扩大,例如文献[3-7]及其引文.由于分析微分方程组解的需要,人们也研究积分不等式组.文献[8]研究了积分不等式组

    文献[9]研究了弱奇异积分不等式

    文献[10]研究了更一般形式的弱奇异积分不等式

    受文献[8-11]的启发,本文研究了积分号外具有非常数因子,且不等式左边是未知函数幂函数的弱奇异积分不等式组

    不等式组(5)把文献[8]中的不等式(1)和(2)推广成积分号外含有非常数因子的弱奇异积分不等式,把文献[9-10]中的不等式(3)和(4)推广成不等式组.利用Hölder积分不等式、Gamma函数和Beta函数把弱奇异积分问题转化成没有奇异的积分问题,利用Bernoulli不等式把非线性问题转化成线性问题,利用积分不等式的结果给出不等式组(5)中两个未知函数的估计.该结果可用于研究积分、微分方程组解的性质.

  • 为了研究不等式组(5),我们需要下面的引理:

    引理1  设$u, A, B, C, f, g \in C\left(\left[0, t_{1}\right], \mathbb{R}_{+}\right) $BC为不减函数,k1k2k3为正常数,且k1>k2k1>k3,它们满足不等式

    则不等式(6)中的未知函数有估计式

    定理1   设ri(i=1,2,3,4,5,6)是正常数,$r_{1}>r_{5}, r_{1}>r_{2}, r_{4}>r_{3}, r_{4}>r_{6} ; u, v, a_{1}, a_{2}, b_{1}, b_{2}, c_{1}, $ $c_{2}, d_{1}, d_{2}, f_{1}, f_{2} $都是区间[0,t1]上满足不等式组(5)的非负连续函数.若[αβγ]∈I,取$ {p_1} = \frac{1}{\beta }, {q_1} = \frac{1}{{1 - \beta }}$;若[αβγ]∈Ⅱ,取$ p_{2}=\frac{1+4 \beta}{1+3 \beta}, q_{2}=\frac{1+4 \beta}{\beta}$,则对i=1,2有不等式组(5)中未知函数的估计式

    其中

      利用文献[12]中的引理1,文献[13]中的定理1,文献[11]中的引理1和引理2,由(5)式推出

    利用著名的Jensen不等式$\left(A_{1}+A_{2}+\cdots+A_{n}\right)^{l} \leqslant n^{l-1}\left(A_{1}^{l}+A_{2}^{l}+\cdots+A_{n}^{l}\right) $,由(23)式和(23)式推出

    把(26)式代入(24)式,得到

    把(27)式代入(26)式,利用Bernoulli不等式知,对任意t∈[0,t1],有

    由文献[14]的定理5.5和(28)式推出,对任意t∈[0,t1],有

    把(29)式代入(27)式,看出对任意t∈[0,t1],有

    其中K1K2如(12)式和(13)式中所定义.把(30)式代入(25)式,利用Bernoulli不等式,得到

    其中A(t),B(t)分别由(10)式和(11)式定义.把引理1应用于不等式(31),推出所要求的估计式(9).把估计式(9)代入不等式(30),得到所要求的估计式(8).

  • 考虑积分方程系统[8, 11]

    为了对xy的模进行估计,令u(t)=‖x(t)‖,v(t)=‖y(t)‖,由(32)式得到

    则(33)式可视为不等式组(5)的特殊情况:$a_{i}(t)=b_{i}(t)=c_{i}(t)=d_{i}(t)=f_{i}(t) \equiv 1(i=1, 2), \alpha=1, \beta= $ $\frac{2}{3}, \gamma=\frac{5}{6}, r_{1}=4, r_{2}=3, r_{3}=2, r_{4}=3, r_{5}=2, r_{6}=1. $根据文献[11]中的定义可以看出,[αβγ]为I型分布.根据文献[11]中的引理1,取$p_{1}=\frac{3}{2}, q_{1}=3 $,这些函数满足定理1中相应函数的条件.对定理1中有关函数计算可得

    由定理1,可以对积分方程组(32)中的未知函数xy的模进行估计,

    其中

参考文献 (14)

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